Rust 程序设计语言

定义和实例化结构体

结构体类似于“元组类型”章节中讨论的元组，两者都持有多个相关的值。与元组一样，结构体的各个部分可以是不同的类型。与元组不同的是，在结构体中，你会为每块数据命名，这样就可以清楚地知道这些值的含义。添加这些名称意味着结构体比元组更灵活：你不必依赖数据的顺序来指定或访问实例的值。

要定义一个结构体，我们输入关键字 struct 并命名整个结构体。结构体的名称应该描述被分组在一起的数据片段的意义。然后，在花括号内，我们定义数据片段的名称和类型，我们称之为字段。例如，清单 5-1 展示了一个存储用户帐户信息的结构体。

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {}

要在定义结构体后使用它，我们需要通过为每个字段指定具体值来创建该结构体的实例。我们通过声明结构体的名称，然后添加包含键: 值对的花括号来创建一个实例，其中键是字段的名称，值是我们要存储在这些字段中的数据。我们不必按照在结构体中声明它们的顺序来指定字段。换句话说，结构体定义就像类型的通用模板，实例使用特定的数据填充该模板以创建该类型的值。例如，我们可以声明一个特定的用户，如清单 5-2 所示。

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {
    let user1 = User {
        active: true,
        username: String::from("someusername123"),
        email: String::from("[email protected]"),
        sign_in_count: 1,
    };
}

要从结构体中获取特定值，我们使用点号表示法。例如，要访问此用户的电子邮件地址，我们使用 user1.email。如果实例是可变的，我们可以通过使用点号表示法并赋值给特定字段来更改值。清单 5-3 展示了如何更改可变 User 实例的 email 字段中的值。

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {
    let mut user1 = User {
        active: true,
        username: String::from("someusername123"),
        email: String::from("[email protected]"),
        sign_in_count: 1,
    };

    user1.email = String::from("[email protected]");
}

请注意，整个实例必须是可变的；Rust 不允许我们只将某些字段标记为可变的。与任何表达式一样，我们可以在函数体中构造一个新的结构体实例作为最后一个表达式，以隐式返回该新实例。

清单 5-4 展示了一个 build_user 函数，该函数返回一个具有给定电子邮件和用户名的 User 实例。active 字段获取值 true，而 sign_in_count 获取值 1。

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn build_user(email: String, username: String) -> User {
    User {
        active: true,
        username: username,
        email: email,
        sign_in_count: 1,
    }
}

fn main() {
    let user1 = build_user(
        String::from("[email protected]"),
        String::from("someusername123"),
    );
}

用与结构体字段相同的名称来命名函数参数是有意义的，但是必须重复 email 和 username 字段名称和变量有点乏味。如果结构体有更多字段，重复每个名称会更加烦人。幸运的是，这里有一个方便的简写方式！

使用字段初始化简写

由于清单 5-4 中的参数名称和结构体字段名称完全相同，我们可以使用字段初始化简写语法来重写 build_user，使其行为完全相同，但不会重复 username 和 email，如清单 5-5 所示。

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn build_user(email: String, username: String) -> User {
    User {
        active: true,
        username,
        email,
        sign_in_count: 1,
    }
}

fn main() {
    let user1 = build_user(
        String::from("[email protected]"),
        String::from("someusername123"),
    );
}

在这里，我们正在创建一个新的 User 结构体的实例，它有一个名为 email 的字段。我们想将 email 字段的值设置为 build_user 函数的 email 参数中的值。因为 email 字段和 email 参数具有相同的名称，我们只需要写入 email 而不是 email: email。

使用结构体更新语法从其他实例创建实例

创建一个新结构体实例通常很有用，该实例包含来自另一个实例的大部分值，但更改了一些值。你可以使用结构体更新语法来做到这一点。

首先，在清单 5-6 中，我们展示了如何使用常规方式在 user2 中创建一个新的 User 实例，而无需使用更新语法。我们为 email 设置了一个新值，但其他值使用我们在清单 5-2 中创建的 user1 中的相同值。

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {
    // --snip--

    let user1 = User {
        email: String::from("[email protected]"),
        username: String::from("someusername123"),
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };

    let user2 = User {
        active: user1.active,
        username: user1.username,
        email: String::from("[email protected]"),
        sign_in_count: user1.sign_in_count,
    };
}

使用结构体更新语法，我们可以使用更少的代码实现相同的效果，如清单 5-7 所示。语法 .. 指定未显式设置的其余字段应具有与给定实例中的字段相同的值。

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {
    // --snip--

    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]"),
        ..user1
    };
}

清单 5-7 中的代码还在 user2 中创建了一个实例，该实例的 email 值不同，但 username、active 和 sign_in_count 字段的值与 user1 中的值相同。..user1 必须放在最后，以指定任何剩余字段都应从 user1 中的相应字段获取值，但是我们可以选择以任何顺序为任意多个字段指定值，而不管结构体定义中字段的顺序如何。

请注意，结构体更新语法使用 = 就像赋值一样；这是因为它移动了数据，正如我们在“变量和数据与移动交互”章节中所见。在这个例子中，在创建 user2 后，我们不能再将 user1 作为一个整体使用，因为 user1 的 username 字段中的 String 被移动到了 user2 中。如果我们给 user2 的 email 和 username 都赋予了新的 String 值，因此只使用了 user1 中的 active 和 sign_in_count 值，那么 user1 在创建 user2 后仍然有效。active 和 sign_in_count 都是实现 Copy trait 的类型，因此我们在“仅栈数据：复制”章节中讨论的行为将适用。我们仍然可以在此示例中使用 user1.email，因为它的值没有被移动出去。

使用没有命名字段的元组结构体创建不同的类型

Rust 还支持看起来类似于元组的结构体，称为元组结构体。元组结构体增加了结构体名称提供的含义，但其字段没有名称；相反，它们只有字段的类型。当你想给整个元组命名并使该元组与其他元组不同类型时，以及当像在常规结构体中那样命名每个字段会很冗长或多余时，元组结构体非常有用。

要定义元组结构体，请从 struct 关键字和结构体名称开始，后跟元组中的类型。例如，这里我们定义并使用了两个名为 Color 和 Point 的元组结构体

struct Color(i32, i32, i32);
struct Point(i32, i32, i32);

fn main() {
    let black = Color(0, 0, 0);
    let origin = Point(0, 0, 0);
}

请注意，black 和 origin 值是不同的类型，因为它们是不同元组结构体的实例。你定义的每个结构体都是其自己的类型，即使结构体内的字段可能具有相同的类型。例如，一个采用 Color 类型参数的函数不能将 Point 作为参数，即使这两种类型都由三个 i32 值组成。否则，元组结构体实例类似于元组，你可以将它们解构为其单独的部分，并且可以使用 . 后跟索引来访问单个值。

没有任何字段的类单元结构体

你还可以定义没有任何字段的结构体！这些被称为类单元结构体，因为它们的行为类似于“元组类型”章节中提到的单元类型 ()。当你需要在某种类型上实现一个 trait 但又不想在该类型本身中存储任何数据时，类单元结构体可能很有用。我们将在第 10 章中讨论 trait。这里有一个声明和实例化一个名为 AlwaysEqual 的单元结构体的示例

struct AlwaysEqual;

fn main() {
    let subject = AlwaysEqual;
}

要定义 AlwaysEqual，我们使用 struct 关键字，我们想要的名称，然后是一个分号。不需要花括号或圆括号！然后，我们可以通过类似的方式在 subject 变量中获取 AlwaysEqual 的实例：使用我们定义的名称，而无需任何花括号或圆括号。想象一下，稍后我们将为此类型实现行为，以便 AlwaysEqual 的每个实例始终等于任何其他类型的每个实例，也许是为了获得测试目的的已知结果。我们不需要任何数据来实现该行为！你将在第 10 章中看到如何定义 trait 并将其实现到任何类型上，包括类单元结构体。

struct User {
    active: bool,
    username: &str,
    email: &str,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {
    let user1 = User {
        active: true,
        username: "someusername123",
        email: "[email protected]",
        sign_in_count: 1,
    };
}

$ cargo run
   Compiling structs v0.1.0 (file:///projects/structs)
error[E0106]: missing lifetime specifier
 --> src/main.rs:3:15
  |
3 |     username: &str,
  |               ^ expected named lifetime parameter
  |
help: consider introducing a named lifetime parameter
  |
1 ~ struct User<'a> {
2 |     active: bool,
3 ~     username: &'a str,
  |

error[E0106]: missing lifetime specifier
 --> src/main.rs:4:12
  |
4 |     email: &str,
  |            ^ expected named lifetime parameter
  |
help: consider introducing a named lifetime parameter
  |
1 ~ struct User<'a> {
2 |     active: bool,
3 |     username: &str,
4 ~     email: &'a str,
  |

For more information about this error, try `rustc --explain E0106`.
error: could not compile `structs` (bin "structs") due to 2 previous errors