Rust入坑指南：千人千構
- 2019 年 10 月 29 日
- 筆記
坑越來越深了，在坑裡的同學讓我看到你們的雙手！
前面我們聊過了Rust最基本的幾種數據類型。不知道你還記不記得，如果不記得可以先複習一下。上一個坑挖好以後，有同學私信我說坑太深了，下來的時候差點崴了腳。我只能對他說抱歉，下次還有可能更深。不過這篇文章不會那麼深了，本文我將帶大家探索Structs和Enums這兩個坑，沒錯，是雙坑。是不是很驚喜？好了，言歸正傳。我們先來介紹Structs。
Structs
Structs在許多語言里都有，是一種自定義的類型，可以類比到Java中的類。Rust中使用Structs使用的是struct關鍵字。例如我們定義一個用戶類型。
struct User { username: String, email: String, sign_in_count: u64, active: bool, }初始化時可以直接將上面對應的數據類型替換為正確的值。
fn build_user(email: String, username: String) -> User { User { email: email, username: username, active: true, sign_in_count: 1, } }下面仔細觀察這email: email和username: username這兩行代碼，有沒有覺得有點麻煩？，如果User的所有屬性值都是從函數參數傳進來，那麼我們每個參數名都要重複一遍。還好Rust為我們提供了語法糖，可以省去一些代碼。
初始化Struct時省去變量名
對於上面的初始化代碼，我們可以做一些簡化。
fn build_user(email: String, username: String) -> User { User { email, username, active: true, sign_in_count: 1, } }你可以認為這是Rust的一個語法糖，當變量名和字段名相同時，初始化Struct的時候就可以省略變量名。讓開發者不必做過多無意義的重複工作（寫兩遍email）。
在其他實例的基礎上創建Struct
除了上面的語法糖以外，在創建Struct時，Rust還提供了另一個語法糖，例如我們新建一個user2，它只有郵箱和用戶名與user1不同， 其他屬性都相同，那麼我們可以使用如下代碼：
#![allow(unused_variables)] fn main() { struct User { username: String, email: String, sign_in_count: u64, active: bool, } let user1 = User { email: String::from("[email protected]"), username: String::from("someusername123"), active: true, sign_in_count: 1, }; let user2 = User { email: String::from("[email protected]"), username: String::from("anotherusername567"), ..user1 }; }這裡的..user1表示剩下的字段的值都和user1相同。
Tuple Struct
接下來再來介紹兩個特殊形式的Struct，一種是Tuple Struct，定義時與Tuple相似
struct Color(i32, i32, i32); struct Point(i32, i32, i32);它與Tuple的不同在於，你可以賦予Tuple Struct一個有意義的名字，而不只是無意義的一堆值。需要注意的是，這裡我們定義的Color和Point是兩種不同的類型，它們之間不能互相賦值。另外，如果你想要取得Tuple Struct中某個字段的值，和Tuple一樣，使用.即可。
空字段Struct
這裡還有一種特殊的Struct，即沒有字段的Struct。它叫做類單元結構（unit-like structs）。這種結構體一般用於實現某些特徵，但又沒有需要存儲的數據。
Struct 方法
方法和函數非常相似，不同之處在於，定義方法時，必須有與之關聯的Struct，並且方法的第一個參數必須是self。我們先來看一下如何定義一個方法：
struct Rectangle { width: u32, height: u32, } impl Rectangle { fn area(&self) -> u32 { self.width * self.height } }我們提到，方法必須與Struct關聯，這裡使用impl關鍵字定義一段指定Struct的實現代碼，然後在這個代碼塊中定義Struct相關的方法，注意我們的area方法符合規則，第一個參數是self。調用時只需要用.就可以。
fn main() { let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50 }; rect1.area(); }這裡的&self其實是代替了rectangle: &Rectangle，至於這裡為什麼要使用&符號，我們在前文已經做了介紹。當然，這裡self也不是必須要加&符號，你可以認為它是一個正常的參數，根據需要來使用。
有些同學可能會有些困惑，我們已經有了函數了，為什麼還要使用方法？這其實主要是為了代碼的結構。我們需要將Struct實例可以做的操作都放到impl實現代碼塊中，方便修改和查找。而使用函數則可能存在開發人員隨便找個位置來定義的尷尬情況，這對於後期維護代碼的開發人員來講將是一種災難。
現在我們已經知道，方法必須定義在impl代碼塊中，且第一個參數必須是self，但有時你會在Impl代碼塊中看到第一個參數不是self的，而且Rust也允許這種行為。
impl Rectangle { fn square(size: u32) -> Rectangle { Rectangle { width: size, height: size } } }這是什麼情況？剛才說的不對？其實不然，這種函數叫做相關函數（associated functions）。它仍然是函數，而不是方法並且直接和Struct相關，類似於Java中的靜態方法。調用時直接使用雙冒號（::），我們之前見過很多次的String::from("Hi")就是String的相關函數。
最後提一點，Rust支持為一個Struct定義多個實現代碼塊。但是我們並不推薦這樣使用。
至此，第一個坑Struct就挖好了，接下來就是第二個坑Enum。
Enum
很多編程語言都支持枚舉類型，Rust也不例外。因此枚舉對於大部分開發人員來說並不陌生，這裡我們簡單介紹一些使用方法及特性。
先來看一下Rust中如何定義枚舉和獲取枚舉值。
enum IpAddrKind { V4, V6, } let six = IpAddrKind::V6; let four = IpAddrKind::V4;這裡的例子只是最簡單的定義枚舉的方法，每個枚舉的值也可以關聯其他類型的的值。例如
enum Message { Quit, Move { x: i32, y: i32 }, Write(String), ChangeColor(i32, i32, i32), }此外，Enum也可以像Struct擁有impl代碼塊，你也可以在裏面定義方法。
Option枚舉
Option是Rust標準庫中定義的一個枚舉。如果你用過Java8的話，一定知道一個Optional類，專門用來處理null值。Rust中是不存在null值的，因為它太容易引起bug了。但如果確實需要的時候怎麼辦呢，這就需要Option枚舉登場了。我們先來看一看它的定義：
enum Option<T> { Some(T), None, }很簡單對不對。它是一個枚舉，只有兩個值，一個是Some，一個是None，其中Some還關聯了一個類型T的值，這個T類似於Java中的泛型，即它可以是任意類型。
在使用時，可以直接使用Some或None，前面不用加Option::。當你使用None時，必須要指定T的具體類型。
let some_number = Some(5); let some_string = Some("a string"); let absent_number: Option<i32> = None;需要注意的是Option<T>與T並不是相同的類型。你可以在官方文檔中查看從Option<T>中提取出T的方法。
match流程控制
Rust有一個很強大的流程控制操作叫做match，它有些類似於Java中的switch。首先匹配一系列的模式，然後執行相應的代碼。與Java中switch不同的是，switch只能支持數值/枚舉類型（現在也可以支持字符串），match可以支持任意類型。
enum Coin { Penny, Nickel, Dime, Quarter, } fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 { match coin { Coin::Penny => 1, Coin::Nickel => 5, Coin::Dime => 10, Coin::Quarter => 25, } }此外，match還可以支持模式中綁定值。
enum UsState { Alabama, Alaska, // --snip-- } enum Coin { Penny, Nickel, Dime, Quarter(UsState), } fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 { match coin { Coin::Penny => 1, Coin::Nickel => 5, Coin::Dime => 10, Coin::Quarter(state) => { println!("State quarter from {:?}!", state); 25 }, } }match與Option<T>
前面我們聊到了從Option<T>中提取T的值，我們來介紹一種通過match提取的方法。
fn plus_one(x: Option<i32>) -> Option<i32> { match x { None => None, Some(i) => Some(i + 1), } } let five = Some(5); let six = plus_one(five); let none = plus_one(None);這種方法在參數中必須聲明T的具體類型，這裡再思考一個問題，如果我們確定x一定不會是None，那麼可不可以去掉None的那個條件？
_佔位符
答案是不可以，Rust要求match必須列舉出所有可能的條件。例如，如果一個u8類型的，就需要列舉0到255這些條件。這樣做的話，可能一天也寫不了幾個match語句吧。所以Rust又給我們準備了一個語法糖。
針對上述情況，就可以寫成下面這樣：
let some_u8_value = 0u8; match some_u8_value { 1 => println!("one"), 3 => println!("three"), 5 => println!("five"), 7 => println!("seven"), _ => (), }我們只需要列舉我們關心的幾種情況，然後用佔位符_表示剩餘所有情況。看到這我只想感嘆一句，這糖真甜啊。
if let
對於我們只關心一個條件的match來講，還有一種更加簡潔的語法，那就是if let。
舉個栗子，我們只想要Option<u8>中值為3時打印相關信息，利用我們已經掌握的知識，可以這樣寫。
let some_u8_value = Some(0u8); match some_u8_value { Some(3) => println!("three"), _ => (), }如果用if let呢，就會更加簡潔一些。
if let Some(3) = some_u8_value { println!("three"); }這裡要注意，當match只有一個條件時，才可以使用if let替代。
有同學可能會問，既然叫if let，那麼有沒有else條件呢？答案是有的。對於下面這種情況
let mut count = 0; match coin { Coin::Quarter(state) => println!("State quarter from {:?}!", state), _ => count += 1, }如果替換成if let語句，應該是
let mut count = 0; if let Coin::Quarter(state) = coin { println!("State quarter from {:?}!", state); } else { count += 1; }總結
第二個坑也挖好了，來總結一下吧。本文我們首先介紹了Struct，它類似於Java中的類，可以供開發人員自定義類型。然後介紹了兩種初始化Struct時的簡化代碼的方法。接着是定義Struct相關的方法。在介紹完Struct以後，緊接着又介紹了大家都很熟悉的Enum枚舉類型。重點說了Rust中特殊的枚舉Option，然後介紹了match和if let這兩種流程控制語法。
最後，按照國際慣例，我還是要誠摯的邀請你早日入坑。坑裡真的是冬暖夏涼~
