Rust Struct结构体详解

结构体是Rust语言中非常重要和常用的数据类型，用来表示一组相关数据的集合。结构体可以包含不同类型的数据，比如整形、浮点数、字符串等等，也可以包含其他结构体。在该攻略中，我们将详细讲解Rust结构体的用法和注意事项。

定义结构体

结构体可以通过struct关键字定义，在结构体定义中需要指定结构体的字段及其类型。结构体中的字段可以被访问和修改。

示例代码：

struct Person {
    name: String,
    age: u32,
    address: String,
}

上面的代码中定义了一个Person结构体，包含name、age和address三个字段。其中name和address是String类型的变量，age是一个无符号整数。

初始化结构体

在Rust中，可以用大括号初始化结构体。大括号中的字段名必须与结构体定义中的字段名对应。可以通过name: value的形式初始化结构体中的每个字段。

示例代码：

let person = Person {
    name: String::from("Alice"),
    age: 20,
    address: String::from("China"),
};

上面的代码中，初始化了一个Person结构体，对于name和address字段使用了String::from()方法，实现了动态分配内存。

访问结构体的字段

访问结构体的字段非常简单。可以使用.号后跟字段名来访问。

示例代码：

let person = Person {
    name: String::from("Alice"),
    age: 20,
    address: String::from("China"),
};
println!("name is {}", person.name);

上面的代码中，通过.号来访问Person结构体中的name字段，并将其打印出来。

修改结构体的字段

结构体中的字段默认情况下是不可变的，无法修改。必须使用mut关键字将其标记为可变的才能修改结构体中的字段。

示例代码：

let mut person = Person {
    name: String::from("Alice"),
    age: 20,
    address: String::from("China"),
};
person.address = String::from("Japan");

上面的代码中，定义了一个可变的Person结构体，并使用.号来访问和修改了它的address字段。

实现结构体中的方法

Rust允许在结构体中定义方法。方法可以被结构体的实例调用。方法是结构体中的关联函数，它们使用impl关键字实现。

示例代码：

struct Person {
    name: String,
    age: u32,
    address: String,
}

impl Person {
    fn new(name: String, age: u32, address: String) -> Self {
        Self {
            name,
            age,
            address,
        }
    }

    fn say_hello(&self) {
        println!("Hello, my name is {}", self.name);
    }
}

上面的代码中，定义了一个Person结构体和两个方法。new方法用于初始化Person实例，say_hello方法输出一段问候语。注意，方法第一个参数必须是self或其引用，表示将要调用方法的结构体实例。

结构体之间的嵌套

在结构体内部，可以嵌套其他结构体。这是非常常见和有用的数据结构模型。

示例代码：

struct Address {
    country: String,
    city: String,
}

struct Person {
    name: String,
    age: u32,
    address: Address,
}

let person = Person {
    name: String::from("Alice"),
    age: 20,
    address: Address {
        country: String::from("China"),
        city: String::from("Beijing"),
    },
};

上面的代码中，定义了两个结构体，一个是Address，一个是Person。并在Person结构体中包含了一个Address结构体。

示例一

struct Triangle {
    a: f64,
    b: f64,
    c: f64,
}

impl Triangle {
    fn new(a: f64, b: f64, c: f64) -> Option<Self> {
        if a + b > c && a + c > b && b + c > a {
            Some(Triangle { a, b, c })
        } else {
            None
        }
    }

    fn perimeter(&self) -> f64 {
        self.a + self.b + self.c
    }

    fn area(&self) -> f64 {
        let p = self.perimeter() / 2.0;
        (p * (p - self.a) * (p - self.b) * (p - self.c)).sqrt()
    }
}

fn main() {
    let t = Triangle::new(3.0, 4.0, 5.0).unwrap();
    println!("Perimeter = {}", t.perimeter());
    println!("Area = {}", t.area());
}

上述代码实现了一个Triangle结构体，它有三个字段a、b、c表示三角形的三个边长。通过impl关键字实现了new方法，用于创建一个合法的三角形。如果给定的边长无法构成三角形，则返回None。通过perimeter方法计算三角形的周长，通过area方法计算三角形的面积。

示例二

struct Circle {
    radius: f64,
}

impl Circle {
    fn new(radius: f64) -> Self {
        Circle { radius }
    }

    fn diameter(&self) -> f64 {
        self.radius * 2.0
    }

    fn circumference(&self) -> f64 {
        self.diameter() * std::f64::consts::PI
    }

    fn area(&self) -> f64 {
        self.radius * self.radius * std::f64::consts::PI
    }
}

fn main() {
    let c = Circle::new(10.0);
    println!("Diameter = {}", c.diameter());
    println!("Circumference = {}", c.circumference());
    println!("Area = {}", c.area());
}

上述代码实现了一个Circle结构体，它有一个字段radius表示圆的半径。通过impl关键字实现了new方法，用于创建一个合法的圆。通过diameter方法计算圆的直径，通过circumference方法计算圆的周长，通过area方法计算圆的面积。