使用向量存储值列表

请注意，我们在这里添加了一个类型注释。因为我们没有向这个向量中插入任何值，所以 Rust 不知道我们打算存储什么样的元素。这是一个重点。向量是使用泛型实现的；我们将在第 10 章介绍如何对您自己的类型使用泛型。现在，您需要知道标准库提供的 Vec<T> 类型可以容纳任何类型。当我们创建一个向量来存储特定类型时，我们可以在尖括号内指定该类型。在代码清单 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，您将使用初始值创建 Vec<T>，Rust 将推断您要存储的值的类型，因此您很少需要进行此类型注释。Rust 方便地提供了 vec! 宏，它将创建一个新的向量来保存您提供的值。代码清单 8-2 创建了一个新的 Vec<i32>，它保存值 1、2 和 3。整数类型是 i32，因为这是默认的整数类型，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];
}

代码清单 8-2：创建一个包含值的新向量

因为我们已经给出了初始的 i32 值，所以 Rust 可以推断出 v 的类型是 Vec<i32>，并且不需要类型注释。接下来，我们将看看如何修改向量。

更新向量

要创建一个向量，然后向其中添加元素，我们可以使用 push 方法，如代码清单 8-3 所示。

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

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

代码清单 8-3：使用 push 方法向向量添加值

与任何变量一样，如果我们希望能够更改其值，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 类型的，Rust 从数据中推断出这一点，所以我们不需要 Vec<i32> 注释。

读取向量的元素

有两种方法可以引用存储在向量中的值：通过索引或使用 get 方法。在以下示例中，我们注释了从这些函数返回的值的类型，以提高清晰度。

代码清单 8-4 显示了访问向量中值的两种方法，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."),
    }
}

代码清单 8-4：使用索引语法或 get 方法访问向量中的项

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，因为向量是按数字索引的，从零开始。使用 & 和 [] 可以让我们获得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 提供这两种引用元素的方法的原因是，当您尝试使用超出现有元素范围的索引值时，您可以选择程序的行为方式。例如，让我们看看当我们有一个包含五个元素的向量，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，如代码清单 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);
}

代码清单 8-5：尝试访问包含五个元素的向量中索引 100 处的元素

当我们运行这段代码时，第一个 [] 方法将导致程序崩溃，因为它引用了一个不存在的元素。当您希望程序在尝试访问向量末尾之后的元素时崩溃时，最好使用此方法。

当 get 方法传递的索引超出向量范围时，它将返回 None 而不发生崩溃。如果在正常情况下偶尔会发生访问向量范围之外的元素，则可以使用此方法。然后，您的代码将具有处理 Some(&element) 或 None 的逻辑，如第 6 章所述。例如，索引可能来自用户输入的数字。如果他们不小心输入了一个太大的数字，并且程序得到了一个 None 值，您可以告诉用户当前向量中有多少个项目，并再给他们一次输入有效值的机会。这比因为输入错误而导致程序崩溃要对用户友好得多！

当程序拥有一个有效的引用时，借用检查器会执行所有权和借用规则（在第 4 章中介绍），以确保此引用和对向量内容的任何其他引用保持有效。回想一下规则，该规则指出在同一作用域中不能同时拥有可变引用和不可变引用。该规则适用于代码清单 8-6，我们在其中持有对向量中第一个元素的不可变引用，并尝试在末尾添加一个元素。如果我们还尝试在函数后面的代码中引用该元素，则此程序将无法工作。

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

    let first = &v[0];

    v.push(6);

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

代码清单 8-6：尝试在持有对某个项的引用的同时向向量添加元素

编译此代码将导致以下错误

$ 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

代码清单 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向量末尾的变化？此错误是由于向量的运作方式造成的：因为向量将值在内存中彼此相邻放置，所以如果在向量当前存储的位置没有足够的空间将所有元素彼此相邻放置，则在向量的末尾添加新元素可能需要分配新的内存并将旧元素复制到新的空间。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最终出现这种情况。

注意：有关 Vec<T> 类型实现细节的更多信息，请参阅“Rust 内部原理”。

迭代向量中的值

要依次访问向量中的每个元素，我们将遍历所有元素，而不是使用索引一次访问一个元素。代码清单 8-7 显示了如何使用 for 循环获取对 i32 值向量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}");
    }
}

代码清单 8-7：通过使用 for 循环迭代元素来打印向量中的每个元素

我们还可以迭代对可变向量中每个元素的可变引用，以便对所有元素进行更改。代码清单 8-8 中的 for 循环将为每个元素添加 50。

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

代码清单 8-8：迭代对向量中元素的可变引用

要更改可变引用所指向的值，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”部分中详细讨论解引用运算符。

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

使用枚举存储多种类型

向量只能存储相同类型的值。这可能很不方便；肯定有一些用例需要存储不同类型项目的列表。幸运的是，枚举的变体是在同一个枚举类型下定义的，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获取值，其中该行中的某些列包含整数、一些浮点数和一些字符串。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相同类型：枚举的类型。然后我们可以创建一个向量来保存该枚举，因此最终可以保存不同的类型。我们在代码清单 8-9 中对此进行了演示。

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),
    ];
}

代码清单 8-9：定义一个 enum 来在一个向量中存储不同类型的值

Rust 需要在编译时知道向量中将包含哪些类型，以便它确切地知道在堆上存储每个元素需要多少内存。我们还必须明确说明此向量中允许使用哪些类型。如果 Rust 允许向量保存任何类型，则有可能一种或多种类型会导致对向量元素执行的操作出错。使用枚举和 match 表达式意味着 Rust 将在编译时确保处理所有可能的情况，如第 6 章所述。

如果您不知道程序在运行时将在向量中存储的类型的详尽集合，则枚举技术将不起作用。相反，您可以使用特征对象，我们将在第 17 章中介绍。

现在我们已经讨论了使用向量的一些最常见方法，请务必查看API 文档以了解标准库在 Vec<T> 上定义的所有许多有用方法。例如，除了 push 之外，pop 方法还会删除并返回最后一个元素。

删除向量会删除其元素

像任何其他 struct 一样，向量在超出作用域时会被释放，如代码清单 8-10 中的注释所示。

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

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

代码清单 8-10：显示向量及其元素的删除位置

当向量被删除时，它的所有内容也会被删除，这意味着它持有的整数将被清理。借用检查器确保对向量内容的任何引用仅在向量本身有效时才使用。

让我们继续学习下一个集合类型：String！

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迭代向量中的值

使用枚举存储多种类型

删除向量会删除其元素