使用 Vector 存储值列表

请注意，这里我们添加了类型注解。因为我们没有向这个 vector 中插入任何值，Rust 不知道我们打算存储什么类型的元素。这是一个重点。vector 是使用泛型实现的；我们将在第 10 章介绍如何将泛型与你自己的类型一起使用。现在，请知道标准库提供的 Vec<T> 类型可以保存任何类型。当我们创建一个 vector 来保存特定类型时，我们可以用尖括号指定类型。在示例 8-1 中，我们告诉 Rust，v 中的 Vec<T> 将保存 i32 类型的元素。

更常见的情况是，你会使用初始值创建 Vec<T>，并且 Rust 会推断你要存储的值的类型，因此你很少需要进行类型注解。Rust 方便地提供了 vec! 宏，该宏将创建一个新的 vector 来保存你给它的值。示例 8-2 创建一个新的 Vec<i32>，其中保存值 1、2 和 3。整数类型是 i32，因为它是默认的整数类型，正如我们在第 3 章的“数据类型”部分中讨论的那样。

fn main() {
    let v = vec![1, 2, 3];
}

示例 8-2：创建一个包含值的新的 vector

因为我们给出了初始的 i32 值，所以 Rust 可以推断出 v 的类型是 Vec<i32>，并且类型注解不是必需的。接下来，我们将了解如何修改 vector。

更新 Vector

要创建一个 vector，然后向其中添加元素，我们可以使用 push 方法，如示例 8-3 所示。

fn main() {
    let mut v = Vec::new();

    v.push(5);
    v.push(6);
    v.push(7);
    v.push(8);
}

示例 8-3：使用 push 方法向 vector 添加值

与任何变量一样，如果我们想要能够更改其值，我们需要使用 mut 关键字使其可变，如第 3 章所述。我们放入的数字都是 i32 类型，并且 Rust 会从数据中推断出这一点，因此我们不需要 Vec<i32> 注解。

读取 Vector 的元素

有两种方法可以引用 vector 中存储的值：通过索引或使用 get 方法。在以下示例中，为了更加清晰，我们对这些函数返回的值的类型进行了注解。

示例 8-4 展示了访问 vector 中值的两种方法，使用索引语法和 get 方法。

fn main() {
    let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

    let third: &i32 = &v[2];
    println!("The third element is {third}");

    let third: Option<&i32> = v.get(2);
    match third {
        Some(third) => println!("The third element is {third}"),
        None => println!("There is no third element."),
    }
}

示例 8-4：使用索引语法和 get 方法访问 vector 中的项目

请注意这里的一些细节。我们使用索引值 2 来获取第三个元素，因为 vector 的索引从零开始。使用 & 和 [] 为我们提供对索引值处元素的引用。当我们使用 get 方法并将索引作为参数传递时，我们会得到一个 Option<&T>，我们可以将其与 match 一起使用。

Rust 提供了这两种引用元素的方法，因此你可以选择在尝试使用超出现有元素范围的索引值时程序的行为方式。例如，让我们看看当我们的 vector 有五个元素，然后我们尝试使用每种技术访问索引 100 处的元素时会发生什么，如示例 8-5 所示。

fn main() {
    let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

    let does_not_exist = &v[100];
    let does_not_exist = v.get(100);
}

示例 8-5：尝试访问包含五个元素的 vector 中索引为 100 的元素

当我们运行此代码时，第一个 [] 方法会导致程序 panic，因为它引用了一个不存在的元素。当你想让程序在尝试访问 vector 末尾之外的元素时崩溃，最好使用此方法。

当 get 方法传递一个超出 vector 范围的索引时，它会返回 None 而不会 panic。如果偶尔在正常情况下可能会发生访问 vector 范围之外的元素，则可以使用此方法。然后，你的代码将具有处理 Some(&element) 或 None 的逻辑，如第 6 章所述。例如，索引可能来自一个人输入的数字。如果他们意外输入了一个过大的数字，并且程序获得了 None 值，你可以告诉用户当前 vector 中有多少项，并让他们再次有机会输入一个有效的值。这比因为打字错误而使程序崩溃更友好！

当程序具有有效的引用时，借用检查器会强制执行所有权和借用规则（在第 4 章中介绍），以确保此引用和对 vector 内容的任何其他引用保持有效。回想一下，规则规定在同一作用域内不能有可变和不可变的引用。该规则适用于示例 8-6，其中我们保留了对 vector 中第一个元素的不可变引用，并尝试在末尾添加一个元素。如果我们稍后尝试引用该元素，此程序将无法正常工作。

fn main() {
    let mut v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

    let first = &v[0];

    v.push(6);

    println!("The first element is: {first}");
}

示例 8-6：尝试在保留对某一项的引用的同时向 vector 添加元素

编译此代码将导致此错误

$ cargo run
   Compiling collections v0.1.0 (file:///projects/collections)
error[E0502]: cannot borrow `v` as mutable because it is also borrowed as immutable
 --> src/main.rs:6:5
  |
4 |     let first = &v[0];
  |                  - immutable borrow occurs here
5 |
6 |     v.push(6);
  |     ^^^^^^^^^ mutable borrow occurs here
7 |
8 |     println!("The first element is: {first}");
  |                                     ------- immutable borrow later used here

For more information about this error, try `rustc --explain E0502`.
error: could not compile `collections` (bin "collections") due to 1 previous error

示例 8-6 中的代码看起来应该可以工作：为什么对第一个元素的引用会关心 vector 末尾的更改？此错误是由于 vector 的工作方式导致的：因为 vector 将值在内存中彼此相邻放置，所以在 vector 末尾添加一个新元素可能需要分配新的内存并将旧元素复制到新空间，如果当前存储 vector 的位置没有足够的空间将所有元素彼此相邻放置。在这种情况下，对第一个元素的引用将指向已释放的内存。借用规则可防止程序陷入这种情况。

注意：有关 Vec<T> 类型的更多实现细节，请参阅“Rustonomicon”。

迭代 Vector 中的值

要依次访问 vector 中的每个元素，我们将遍历所有元素，而不是使用索引一次访问一个。示例 8-7 展示了如何使用 for 循环获取对 i32 值 vector 中每个元素的不可变引用并打印它们。

fn main() {
    let v = vec![100, 32, 57];
    for i in &v {
        println!("{i}");
    }
}

示例 8-7：通过使用 for 循环迭代元素来打印 vector 中的每个元素

我们还可以迭代可变 vector 中每个元素的可变引用，以便更改所有元素。示例 8-8 中的 for 循环将向每个元素添加 50。

fn main() {
    let mut v = vec![100, 32, 57];
    for i in &mut v {
        *i += 50;
    }
}

示例 8-8：迭代 vector 中元素的可变引用

要更改可变引用指向的值，我们必须使用 * 解引用运算符来获取 i 中的值，然后才能使用 += 运算符。我们将在第 15 章的“使用解引用运算符跟随指针到值”部分详细讨论解引用运算符。

由于借用检查器的规则，迭代 vector（无论是不可变的还是可变的）都是安全的。如果我们尝试在示例 8-7 和示例 8-8 的 for 循环体中插入或删除项目，我们会收到与示例 8-6 中的代码类似的编译器错误。for 循环持有的 vector 的引用会阻止同时修改整个 vector。

使用枚举存储多种类型

Vector 只能存储相同类型的值。这可能会不方便；肯定存在需要存储不同类型项目列表的用例。幸运的是，枚举的变体是在同一枚举类型下定义的，因此当我们需要一种类型来表示不同类型的元素时，我们可以定义和使用枚举！

例如，假设我们想从电子表格中的一行中获取值，其中该行中的某些列包含整数，某些列包含浮点数，而某些列包含字符串。我们可以定义一个枚举，其变体将保存不同的值类型，并且所有枚举变体都将被视为同一类型：枚举的类型。然后，我们可以创建一个 vector 来保存该枚举，从而最终保存不同的类型。我们在示例 8-9 中演示了这一点。

fn main() {
    enum SpreadsheetCell {
        Int(i32),
        Float(f64),
        Text(String),
    }

    let row = vec![
        SpreadsheetCell::Int(3),
        SpreadsheetCell::Text(String::from("blue")),
        SpreadsheetCell::Float(10.12),
    ];
}

示例 8-9：定义一个 enum 以在一个 vector 中存储不同类型的值

Rust 需要在编译时知道 vector 中将有哪些类型，以便它确切知道需要在堆上分配多少内存来存储每个元素。我们还必须明确说明此 vector 中允许的类型。如果 Rust 允许 vector 保存任何类型，则可能会有一种或多种类型会导致对 vector 元素执行的操作出现错误。使用枚举加上 match 表达式意味着 Rust 将在编译时确保处理每种可能的情况，如第 6 章所述。

如果你不知道程序在运行时将获取的要存储在 vector 中的类型的所有集合，则枚举技术将不起作用。相反，你可以使用 trait 对象，我们将在第 17 章中介绍。

现在我们已经讨论了一些使用 vector 的最常用方法，请务必查看API 文档了解标准库在 Vec<T> 上定义的所有许多有用的方法。例如，除了 push 之外，pop 方法还会删除并返回最后一个元素。

删除 Vector 会删除其元素

与任何其他 struct 一样，vector 在超出作用域时会被释放，如示例 8-10 中所示。

fn main() {
    {
        let v = vec![1, 2, 3, 4];

        // do stuff with v
    } // <- v goes out of scope and is freed here
}

示例 8-10：显示 vector 及其元素被删除的位置

当 vector 被删除时，它的所有内容也会被删除，这意味着它保存的整数将被清除。借用检查器可确保对 vector 内容的任何引用仅在 vector 本身有效时使用。

让我们继续下一个集合类型：String！

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读取 Vector 的元素

迭代 Vector 中的值

使用枚举存储多种类型

删除 Vector 会删除其元素