Rust入坑指南：千人千构
- 2019 年 10 月 29 日
- 筆記
坑越来越深了，在坑里的同学让我看到你们的双手！
前面我们聊过了Rust最基本的几种数据类型。不知道你还记不记得，如果不记得可以先复习一下。上一个坑挖好以后，有同学私信我说坑太深了，下来的时候差点崴了脚。我只能对他说抱歉，下次还有可能更深。不过这篇文章不会那么深了，本文我将带大家探索Structs和Enums这两个坑，没错，是双坑。是不是很惊喜？好了，言归正传。我们先来介绍Structs。
Structs
Structs在许多语言里都有，是一种自定义的类型，可以类比到Java中的类。Rust中使用Structs使用的是struct关键字。例如我们定义一个用户类型。
struct User { username: String, email: String, sign_in_count: u64, active: bool, }初始化时可以直接将上面对应的数据类型替换为正确的值。
fn build_user(email: String, username: String) -> User { User { email: email, username: username, active: true, sign_in_count: 1, } }下面仔细观察这email: email和username: username这两行代码，有没有觉得有点麻烦？，如果User的所有属性值都是从函数参数传进来，那么我们每个参数名都要重复一遍。还好Rust为我们提供了语法糖，可以省去一些代码。
初始化Struct时省去变量名
对于上面的初始化代码，我们可以做一些简化。
fn build_user(email: String, username: String) -> User { User { email, username, active: true, sign_in_count: 1, } }你可以认为这是Rust的一个语法糖，当变量名和字段名相同时，初始化Struct的时候就可以省略变量名。让开发者不必做过多无意义的重复工作（写两遍email）。
在其他实例的基础上创建Struct
除了上面的语法糖以外，在创建Struct时，Rust还提供了另一个语法糖，例如我们新建一个user2，它只有邮箱和用户名与user1不同， 其他属性都相同，那么我们可以使用如下代码：
#![allow(unused_variables)] fn main() { struct User { username: String, email: String, sign_in_count: u64, active: bool, } let user1 = User { email: String::from("someone@example.com"), username: String::from("someusername123"), active: true, sign_in_count: 1, }; let user2 = User { email: String::from("another@example.com"), username: String::from("anotherusername567"), ..user1 }; }这里的..user1表示剩下的字段的值都和user1相同。
Tuple Struct
接下来再来介绍两个特殊形式的Struct，一种是Tuple Struct，定义时与Tuple相似
struct Color(i32, i32, i32); struct Point(i32, i32, i32);它与Tuple的不同在于，你可以赋予Tuple Struct一个有意义的名字，而不只是无意义的一堆值。需要注意的是，这里我们定义的Color和Point是两种不同的类型，它们之间不能互相赋值。另外，如果你想要取得Tuple Struct中某个字段的值，和Tuple一样，使用.即可。
空字段Struct
这里还有一种特殊的Struct，即没有字段的Struct。它叫做类单元结构（unit-like structs）。这种结构体一般用于实现某些特征，但又没有需要存储的数据。
Struct 方法
方法和函数非常相似，不同之处在于，定义方法时，必须有与之关联的Struct，并且方法的第一个参数必须是self。我们先来看一下如何定义一个方法：
struct Rectangle { width: u32, height: u32, } impl Rectangle { fn area(&self) -> u32 { self.width * self.height } }我们提到，方法必须与Struct关联，这里使用impl关键字定义一段指定Struct的实现代码，然后在这个代码块中定义Struct相关的方法，注意我们的area方法符合规则，第一个参数是self。调用时只需要用.就可以。
fn main() { let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50 }; rect1.area(); }这里的&self其实是代替了rectangle: &Rectangle，至于这里为什么要使用&符号，我们在前文已经做了介绍。当然，这里self也不是必须要加&符号，你可以认为它是一个正常的参数，根据需要来使用。
有些同学可能会有些困惑，我们已经有了函数了，为什么还要使用方法？这其实主要是为了代码的结构。我们需要将Struct实例可以做的操作都放到impl实现代码块中，方便修改和查找。而使用函数则可能存在开发人员随便找个位置来定义的尴尬情况，这对于后期维护代码的开发人员来讲将是一种灾难。
现在我们已经知道，方法必须定义在impl代码块中，且第一个参数必须是self，但有时你会在Impl代码块中看到第一个参数不是self的，而且Rust也允许这种行为。
impl Rectangle { fn square(size: u32) -> Rectangle { Rectangle { width: size, height: size } } }这是什么情况？刚才说的不对？其实不然，这种函数叫做相关函数（associated functions）。它仍然是函数，而不是方法并且直接和Struct相关，类似于Java中的静态方法。调用时直接使用双冒号（::），我们之前见过很多次的String::from("Hi")就是String的相关函数。
最后提一点，Rust支持为一个Struct定义多个实现代码块。但是我们并不推荐这样使用。
至此，第一个坑Struct就挖好了，接下来就是第二个坑Enum。
Enum
很多编程语言都支持枚举类型，Rust也不例外。因此枚举对于大部分开发人员来说并不陌生，这里我们简单介绍一些使用方法及特性。
先来看一下Rust中如何定义枚举和获取枚举值。
enum IpAddrKind { V4, V6, } let six = IpAddrKind::V6; let four = IpAddrKind::V4;这里的例子只是最简单的定义枚举的方法，每个枚举的值也可以关联其他类型的的值。例如
enum Message { Quit, Move { x: i32, y: i32 }, Write(String), ChangeColor(i32, i32, i32), }此外，Enum也可以像Struct拥有impl代码块，你也可以在里面定义方法。
Option枚举
Option是Rust标准库中定义的一个枚举。如果你用过Java8的话，一定知道一个Optional类，专门用来处理null值。Rust中是不存在null值的，因为它太容易引起bug了。但如果确实需要的时候怎么办呢，这就需要Option枚举登场了。我们先来看一看它的定义：
enum Option<T> { Some(T), None, }很简单对不对。它是一个枚举，只有两个值，一个是Some，一个是None，其中Some还关联了一个类型T的值，这个T类似于Java中的泛型，即它可以是任意类型。
在使用时，可以直接使用Some或None，前面不用加Option::。当你使用None时，必须要指定T的具体类型。
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>与T并不是相同的类型。你可以在官方文档中查看从Option<T>中提取出T的方法。
match流程控制
Rust有一个很强大的流程控制操作叫做match，它有些类似于Java中的switch。首先匹配一系列的模式，然后执行相应的代码。与Java中switch不同的是，switch只能支持数值/枚举类型（现在也可以支持字符串），match可以支持任意类型。
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还可以支持模式中绑定值。
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与Option<T>
前面我们聊到了从Option<T>中提取T的值，我们来介绍一种通过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);这种方法在参数中必须声明T的具体类型，这里再思考一个问题，如果我们确定x一定不会是None，那么可不可以去掉None的那个条件？
_占位符
答案是不可以，Rust要求match必须列举出所有可能的条件。例如，如果一个u8类型的，就需要列举0到255这些条件。这样做的话，可能一天也写不了几个match语句吧。所以Rust又给我们准备了一个语法糖。
针对上述情况，就可以写成下面这样：
let some_u8_value = 0u8; match some_u8_value { 1 => println!("one"), 3 => println!("three"), 5 => println!("five"), 7 => println!("seven"), _ => (), }我们只需要列举我们关心的几种情况，然后用占位符_表示剩余所有情况。看到这我只想感叹一句，这糖真甜啊。
if let
对于我们只关心一个条件的match来讲，还有一种更加简洁的语法，那就是if let。
举个栗子，我们只想要Option<u8>中值为3时打印相关信息，利用我们已经掌握的知识，可以这样写。
let some_u8_value = Some(0u8); match some_u8_value { Some(3) => println!("three"), _ => (), }如果用if let呢，就会更加简洁一些。
if let Some(3) = some_u8_value { println!("three"); }这里要注意，当match只有一个条件时，才可以使用if let替代。
有同学可能会问，既然叫if let，那么有没有else条件呢？答案是有的。对于下面这种情况
let mut count = 0; match coin { Coin::Quarter(state) => println!("State quarter from {:?}!", state), _ => count += 1, }如果替换成if let语句，应该是
let mut count = 0; if let Coin::Quarter(state) = coin { println!("State quarter from {:?}!", state); } else { count += 1; }总结
第二个坑也挖好了，来总结一下吧。本文我们首先介绍了Struct，它类似于Java中的类，可以供开发人员自定义类型。然后介绍了两种初始化Struct时的简化代码的方法。接着是定义Struct相关的方法。在介绍完Struct以后，紧接着又介绍了大家都很熟悉的Enum枚举类型。重点说了Rust中特殊的枚举Option，然后介绍了match和if let这两种流程控制语法。
最后，按照国际惯例，我还是要诚挚的邀请你早日入坑。坑里真的是冬暖夏凉~
