关于rust:与-Rust-勾心斗角点

上一篇：前言

三维世界的原点，就是在三个数轴上的投影为 0 的点。假如三个数轴为 x，y 和 z，则原点在它们上的投影可示意为 x = 0, y = 0, z = 0，用 Rust 代码可示意为

let x: f64 = 0.0;
let y: f64 = 0.0;
let z: f64 = 0.0;

亦即定义了三个变量 x, y, z，它们皆为 64 位的浮点类型，值皆为浮点类型的字面量 0.0。留神，0.0 和 0 不同。

当初能够写一个可能问候原点的程序了，

fn main() {
    let x: f64 = 0.0;
    let y: f64 = 0.0;
    let z: f64 = 0.0;
    println!("你好啊，({0}, {1}, {2})！", x, y, z);
}

编译，运行：

$ rustc foo.rs
$ ./foo
你好啊，(0, 0, 0)！

应用构造体类型可将 x, y, z 绑定到一起，结构形象意义的三维原点，例如：

struct Point {x: f64, y: f64, z: f64}

fn main() {let origin: Point = Point {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0};
    println!("你好啊，({0}, {1}, {2})！", origin.x, origin.y, origin.z);
}

因为 rustc 可能依据值的语法模式推断出变量类型，因而

let origin: Point = Point {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0};

可简化为

let origin = Point {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0};

Rust 语言容许为构造体类型定义办法——有些非凡的函数，例如：

impl Point {fn origin() -> Point {Point {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0}
    }
}

应用上述定义的办法，可进一步简化结构原点的语句：

let origin = Point::origin();

origin 办法是通过类型 Point 调用，这类办法称为「静态方法（Static Method）」。也能够为构造体类型的实例定义方法，这类办法称为「实例办法（Instance Method）」，例如：

impl Point {fn hello(&self) {println!("你好啊，我是 ({0}, {1}, {2}！", self.x, self.y, self.z);
    }
}

以下代码结构一个点的实例，并调用实例办法 hello：

let x = Point::origin();
x.hello();

若点的维度任意，用 C 语言，可将其定义为

typedef struct {
        size_t n;
        double *body;
} Point;

body 指向堆空间里大小为 n * sizeof(double) 的一段空间。用 Rust 语言如何定义相似的构造体？可应用 Box<T> 指针，例如

struct Point {
    n: isize,
    body: Box<[f64]>
}

在 Rust 语言里，Box<T> 是泛型的智能指针。在上例中，T 即 [f64]，即成员类型为 f64 的数组类型。

为 C 语言版本的 Point 类型构建一个实例：

size_t n = 3;
double *body = malloc(n * sizeof(double));
body[0] = 0.1; body[1] = 0.2; body[2] = 0.3;

Point x = (Point){.n = n, .body = body};
printf("你好啊，%zu 维点 (%f, %f, %f)！\n", x.n, x.body[0], x.body[1], x.body[2]);
free(body);

相似地，上述 Rust 语言版本的 Point 的实例化过程为

let x = Point {n: 3, body: Box::new([0.1, 0.2, 0.3])};
println!("你好啊，{0} 维点 ({1}, {2}, {3})！", x.n, x.body[0], x.body[1], x.body[2]);

在上述示例里，Rust 语言要比 C 语言简洁得多。另外，无论是 C 语言还是 Rust 语言，示例中的 x.body 所指向的内存空间位于程序的堆空间，然而前者须要显示回收，而后者可主动回收，故 Box<T> 称为「智能指针」。

与晚期的 C 语言相似，Rust 语言里的数组是固定长度的类型，亦即在定义数组实例时须要指定数组的长度，例如

let x: [f64; 3] = [0.1, 0.2, 0.3];

C 语言自 C99 规范开始反对变长数组。不过，因为数组空间位于栈上，对于大量的数据而言，数组是否变长并不重要，因为通常须要在堆空间结构数组。堆空间的内存能够由编程者自行调配和保护，因而实现变长数组仅仅是算法问题，而不是语法问题。

须要留神的是，在 Rust 语言里，若在堆空间为数组调配空间，所用的智能指针 Box<T> 的泛型参数 T 的值尽管作为数组类型，然而不须要提供数组长度，只需提供数组元素的类型，例如 [f64]。

Rust 语言提供了堆空间变长数组的实现，即向量（Vec）类型，可间接基于该类型定义 n 维点，例如

let mut x: Vec<f64> = Vec::new();
x.push(0.1); x.push(0.2); x.push(0.3);
println!("你好啊，{0} 维点 ({1}, {2}, {3})！", x.len(), x[0], x[1], x[2]);

用 Vec::new 结构的向量实例，若向其中减少元素，则须要将向量实例设定为可变，即 mut。

应用 vec! 可将上述代码简化为

let x: Vec<f64> = vec![0.1, 0.2, 0.3];
println!("你好啊，{0} 维点 ({1}, {2}, {3})！", x.len(), x[0], x[1], x[2]);

vec! 可在堆空间结构一个向量空间，而后将栈空间里的数组的数据复制到向量空间，若后续不须要批改向量的内容或向其中减少新元素，不须要将向量实例设为可变。

上一节基于 Box<[f64]> 定义的 n 维点，实际上相当于低配版本的 Vec<f64>，如无必要，通常应该应用后者，而且能够应用类型别名的模式，例如

type Point = Vec<f64>;

上面是一个残缺的程序，它可能让一个 n 维点自报家门：

type Point = Vec<f64>;

fn hello(x: &Point) {let n = x.len();
    print!("你好啊，我是 {} 维点 (", x.len());
    for i in 0 .. n {if i != (n - 1) {print!("{},", x[i]);
        } else {print!("{}", x[i]);
        }
    }
    println!(")！");
}

fn main() {let x: Point = vec![0.1, 0.2, 0.3];
    hello(&x);
}

程序的输入后果为

 你好啊，我是 3 维点 (0.1, 0.2, 0.3)！

是否将 hello 作为 Point 亦即 Vec<f64> 实例的办法呢？例如

impl Point {fn hello(&self) {let n = self.len();
        print!("你好啊，我是 {} 维点 (", self.len());
        for i in 0 .. n {if i != (n - 1) {print!("{},", self[i]);
            } else {print!("{}", self[i]);
            }
        }
        println!(")！");
    }
}

rustc 说不行。错误信息为

error[E0116]: cannot define inherent `impl` for a type outside of the crate 
where the type is defined

而后给出批改倡议：

define and implement a trait or new type instead

上面定义一个 Hello 个性（Trait）试试，

trait Hello {fn hello(&self);
}

而后为 Point 亦即 Vec<f64> 类型实现 Hello 个性，

impl Hello for Point {fn hello(&self) {let n = self.len();
        print!("你好啊，我是 {} 维点 (", self.len());
        for i in 0 .. n {if i != (n - 1) {print!("{},", self[i]);
            } else {print!("{}", self[i]);
            }
        }
        println!(")！");
    }
}

而后应用 Hello 个性里的 hello 函数，在行为上与类型实例的办法完全一致，例如

fn main() {let x: Point = vec![0.1, 0.2, 0.3];
    x.hello();}

尽管个性与办法有相似之处，然而表白的语义不同。办法面向特定类型，而个性面向不同的类型。不同的类型，能够有类似的行为。人要吃货色, 睡觉, 生孩子。动物不是人, 也要吃货色, 睡觉, 生孩子。路线上，能够走人，也能够行车。为不同的类型结构类似的行为，这就是个性存在的意义。

简直将一年前学过的一点 Rust 语言温习了一遍，只有 Box<T> 指针是初学，最大的感触是，rustc 对我敌对了许多。

关于rust:与-Rust-勾心斗角点

构造体

办法

n 维点

数组和向量

个性

小结