Rust语言从入门到精通系列 - 枚举那些事儿
Rust 是一种系统级编程语言，具有内存安全、并发性和高性能等优点。在 Rust 中，Enum 是一种非常重要的数据类型，它可以用来表示一组相关的值。Enum 的使用非常灵活，可以用来表示状态、错误类型、选项等。在本教程中，我们将深入了解 Rust 语言中 Enum 的基础用法和进阶用法，以及一些实践经验。
基础用法
定义 Enum
在 Rust 中，我们可以使用enum关键字来定义一个 Enum。Enum 可以包含一组具有不同类型的值。例如，我们可以定义一个表示颜色的 Enum：
1
2
3
4
5
enum Color {
Red,
Green,
Blue,
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 Color 的 Enum，它包含了三个值：Red、Green 和 Blue。这些值都属于 Color 类型。
匹配 Enum
在 Rust 中，我们可以使用match表达式来匹配 Enum 的值。例如，我们可以编写一个函数来打印出给定颜色的名称：
1
2
3
4
5
6
7
fn print_color(color: Color) {
match color {
Color::Red => println!("The color is red"),
Color::Green => println!("The color is green"),
Color::Blue => println!("The color is blue"),
}
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 print_color 的函数，它接受一个 Color 类型的参数。在函数体中，我们使用match表达式来匹配 color 的值，并打印出相应的颜色名称。
带有关联值的 Enum
在 Rust 中，Enum 可以带有关联值。这些关联值可以是任何类型，包括其他 Enum。例如，我们可以定义一个表示图形的 Enum，它可以是矩形或圆形，并带有相应的参数：
1
2
3
4
enum Shape {
Rectangle(u32, u32),
Circle(f64),
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 Shape 的 Enum，它包含了两个值：Rectangle 和 Circle。Rectangle 带有两个 u32 类型的参数，表示宽度和高度；Circle 带有一个 f64 类型的参数，表示半径。
匹配带有关联值的 Enum
在 Rust 中，我们可以使用match表达式来匹配带有关联值的 Enum。例如，我们可以编写一个函数来计算给定图形的面积：
1
2
3
4
5
6
fn calculate_area(shape: Shape) -> f64 {
match shape {
Shape::Rectangle(width, height) => width as f64 * height as f64,
Shape::Circle(radius) => std::f64::consts::PI * radius * radius,
}
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 calculate_area 的函数，它接受一个 Shape 类型的参数，并返回一个 f64 类型的值。在函数体中，我们使用match表达式来匹配 shape 的值，并计算相应的面积。
Option Enum
在 Rust 中，Option Enum 是一种非常常用的类型，它表示一个值可能存在也可能不存在。Option Enum 有两个值：Some 和 None。Some 带有一个关联值，表示存在的值；None 表示不存在的值。例如，我们可以定义一个函数来查找一个数组中的最大值：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
fn find_max(numbers: &[i32]) -> Option<i32> {
if numbers.is_empty() {
None
} else {
let mut max = numbers[0];
for &number in numbers.iter() {
if number > max {
max = number;
}
}
Some(max)
}
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 find_max 的函数，它接受一个 i32 类型的数组，并返回一个 Option
Result Enum
在 Rust 中，Result Enum 是一种表示操作结果的类型，它有两个值：Ok 和 Err。Ok 表示操作成功，带有一个关联值，表示成功的结果；Err 表示操作失败，带有一个关联值，表示失败的原因。例如，我们可以定义一个函数来读取一个文件的内容：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
use std::fs::File;
use std::io::Read;
fn read_file(path: &str) -> Result<String, std::io::Error> {
let mut file = File::open(path)?;
let mut contents = String::new();
file.read_to_string(&mut contents)?;
Ok(contents)
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 read_file 的函数，它接受一个字符串类型的参数，并返回一个 Result<String, std::io::Error>类型的值。在函数体中，我们首先打开文件，如果失败，则返回 Err；否则，我们读取文件的内容，并返回 Ok(contents)。
进阶用法
带有方法的 Enum
在 Rust 中，Enum 可以带有方法。这些方法可以是实例方法或关联方法。例如，我们可以定义一个表示颜色的 Enum，并为其定义一个方法来获取颜色的 RGB 值：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
enum Color {
Red,
Green,
Blue,
}
impl Color {
fn rgb(&self) -> (u8, u8, u8) {
match self {
Color::Red => (255, 0, 0),
Color::Green => (0, 255, 0),
Color::Blue => (0, 0, 255),
}
}
}
在上面的代码中，我们为 Color Enum 定义了一个名为 rgb 的方法，它返回一个(u8, u8, u8)类型的元组，表示颜色的 RGB 值。
带有泛型的 Enum
在 Rust 中，Enum 可以带有泛型。这使得 Enum 可以适用于多种类型。例如，我们可以定义一个表示选项的 Enum，它可以是 Some 或 None，但可以适用于任何类型：
1
2
3
4
enum Option<T> {
Some(T),
None,
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 Option 的 Enum，它带有一个泛型参数 T。Option 可以是 Some(T)，表示存在某个值；也可以是 None，表示不存在任何值。
带有生命周期的 Enum
在 Rust 中，Enum 可以带有生命周期。这使得 Enum 可以适用于多种情况。例如，我们可以定义一个表示字符串或字节数组的 Enum：
1
2
3
4
enum Data<'a> {
String(&'a str),
Bytes(&'a [u8]),
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 Data 的 Enum，它带有一个生命周期参数’a。Data 可以是 String(&’a str)，表示一个字符串；也可以是 Bytes(&’a [u8])，表示一个字节数组。
带有属性的 Enum
在 Rust 中，Enum 可以带有属性。这些属性可以用来标记 Enum 的特性。例如，我们可以定义一个表示状态的 Enum，并为其定义一个属性来标记它是不可变的：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
#[derive(Debug, Copy, Clone)]
enum State {
Active,
Inactive,
}
#[derive(Debug)]
#[repr(u8)]
enum Status {
Ok = 0,
Error = 1,
}
在上面的代码中，我们为 State Enum 定义了一个名为 Debug 的属性，用于调试；同时，我们为 Status Enum 定义了一个名为 repr 的属性，用于指定它的内部表示。
带有默认值的 Enum
在 Rust 中，Enum 可以带有默认值。这使得 Enum 可以在某些情况下更加方便。例如，我们可以定义一个表示颜色的 Enum，并为其定义一个默认值：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
enum Color {
Red,
Green,
Blue,
}
impl Default for Color {
fn default() -> Self {
Color::Red
}
}
在上面的代码中，我们为 Color Enum 实现了 Default trait，并为其定义了一个默认值为 Red。
实践经验
使用 Enum 来表示状态
在 Rust 中，Enum 可以用来表示状态。例如，我们可以定义一个表示线程状态的 Enum：
1
2
3
4
5
enum ThreadState {
Running,
Stopped,
Blocked,
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 ThreadState 的 Enum，它包含了三个状态值：Running、Stopped 和 Blocked。这些状态值可以用来表示线程的运行状态。
使用 Enum 来表示错误类型
在 Rust 中，Enum 可以用来表示错误类型。例如，我们可以定义一个表示文件读取错误的 Enum：
1
2
3
4
5
enum FileError {
NotFound,
PermissionDenied,
ReadError(std::io::Error),
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 FileError 的 Enum，它包含了三个错误类型：NotFound、PermissionDenied 和 ReadError。ReadError 带有一个 std::io::Error 类型的关联值，表示读取文件时发生的错误。
使用 Enum 来表示选项
在 Rust 中，Enum 可以用来表示选项。例如，我们可以定义一个表示性别的 Enum：
1
2
3
4
5
enum Gender {
Male,
Female,
Unknown,
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 Gender 的 Enum，它包含了三个选项：Male、Female 和 Unknown。这些选项可以用来表示人的性别。
使用 Enum 来表示命令行参数
在 Rust 中，Enum 可以用来表示命令行参数。例如，我们可以定义一个表示命令行参数的 Enum：
1
2
3
4
5
enum Command {
Help,
Version,
Run(String),
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 Command 的 Enum，它包含了三个命令：Help、Version 和 Run。Run 带有一个字符串类型的关联值，表示要运行的命令。
使用 Enum 来表示状态机
在 Rust 中，Enum 可以用来表示状态机。例如，我们可以定义一个表示 TCP 连接状态的 Enum：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
enum TcpState {
Closed,
Listen,
SynSent,
SynReceived,
Established,
FinWait1,
FinWait2,
CloseWait,
Closing,
LastAck,
TimeWait,
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 TcpState 的 Enum，它包含了多个状态值。这些状态值可以用来表示 TCP 连接的状态。
使用 Enum 来表示选项组合
在 Rust 中，Enum 可以用来表示选项组合。例如，我们可以定义一个表示文件权限的 Enum：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
#[derive(Debug)]
enum FilePermission {
Read = 0b100,
Write = 0b010,
Execute = 0b001,
ReadWrite = Self::Read.bits() | Self::Write.bits(),
ReadExecute = Self::Read.bits() | Self::Execute.bits(),
WriteExecute = Self::Write.bits() | Self::Execute.bits(),
All = Self::Read.bits() | Self::Write.bits() | Self::Execute.bits(),
}
impl FilePermission {
fn bits(&self) -> u8 {
*self as u8
}
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 FilePermission 的 Enum，它表示文件的权限。每个权限都表示为一个二进制数，可以用位运算符来组合多个权限。我们还为 FilePermission 定义了一个名为 bits 的方法，用于获取该权限的二进制值。
结论
在本教程中，我们深入了解了 Rust 语言中 Enum 的基础用法和进阶用法，以及一些实践经验。Enum 是一种非常灵活的数据类型，可以用来表示状态、错误类型、选项等。在实际开发中，我们可以根据需要选择合适的 Enum 来实现我们的需求。
本作品采用 知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际许可协议 进行许可。欢迎转载、使用、重新发布，但务必保留文章署名 TinyZ Zzh （包含链接： https://tinyzzh.github.io ），不得用于商业目的，基于本文修改后的作品务必以相同的许可发布。 如有任何疑问，请 与我联系 (tinyzzh815@gmail.com) 。
评论