ch05-01-defining-structs.md
commit dd7e05275822d6cf790bcdae6983b3234141b5e7

結(jié)構(gòu)體和我們?cè)?a href="http://www.15014759268.cn/rust_lang/rust_lang-pjuf3qap.html">“元組類型”部分論過(guò)的元組類似，它們都包含多個(gè)相關(guān)的值。和元組一樣，結(jié)構(gòu)體的每一部分可以是不同類型。但不同于元組，結(jié)構(gòu)體需要命名各部分?jǐn)?shù)據(jù)以便能清楚的表明其值的意義。由于有了這些名字，結(jié)構(gòu)體比元組更靈活：不需要依賴順序來(lái)指定或訪問(wèn)實(shí)例中的值。

定義結(jié)構(gòu)體，需要使用 struct 關(guān)鍵字并為整個(gè)結(jié)構(gòu)體提供一個(gè)名字。結(jié)構(gòu)體的名字需要描述它所組合的數(shù)據(jù)的意義。接著，在大括號(hào)中，定義每一部分?jǐn)?shù)據(jù)的名字和類型，我們稱為 字段（field）。例如，示例 5-1 展示了一個(gè)存儲(chǔ)用戶賬號(hào)信息的結(jié)構(gòu)體：

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

示例 5-1：User 結(jié)構(gòu)體定義

一旦定義了結(jié)構(gòu)體后，為了使用它，通過(guò)為每個(gè)字段指定具體值來(lái)創(chuàng)建這個(gè)結(jié)構(gòu)體的 實(shí)例。創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例需要以結(jié)構(gòu)體的名字開頭，接著在大括號(hào)中使用 key: value 鍵-值對(duì)的形式提供字段，其中 key 是字段的名字，value 是需要存儲(chǔ)在字段中的數(shù)據(jù)值。實(shí)例中字段的順序不需要和它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)體中聲明的順序一致。換句話說(shuō)，結(jié)構(gòu)體的定義就像一個(gè)類型的通用模板，而實(shí)例則會(huì)在這個(gè)模板中放入特定數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建這個(gè)類型的值。例如，可以像示例 5-2 這樣來(lái)聲明一個(gè)特定的用戶：

fn main() {
    let user1 = User {
        email: String::from("someone@example.com"),
        username: String::from("someusername123"),
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };
}

示例 5-2：創(chuàng)建 User 結(jié)構(gòu)體的實(shí)例

為了從結(jié)構(gòu)體中獲取某個(gè)特定的值，可以使用點(diǎn)號(hào)。舉個(gè)例子，想要用戶的郵箱地址，可以用 user1.email。如果結(jié)構(gòu)體的實(shí)例是可變的，我們可以使用點(diǎn)號(hào)并為對(duì)應(yīng)的字段賦值。示例 5-3 展示了如何改變一個(gè)可變的 User 實(shí)例中 email 字段的值：

fn main() {
    let mut user1 = User {
        email: String::from("someone@example.com"),
        username: String::from("someusername123"),
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };

    user1.email = String::from("anotheremail@example.com");
}

示例 5-3：改變 User 實(shí)例 email 字段的值

注意整個(gè)實(shí)例必須是可變的；Rust 并不允許只將某個(gè)字段標(biāo)記為可變。另外需要注意同其他任何表達(dá)式一樣，我們可以在函數(shù)體的最后一個(gè)表達(dá)式中構(gòu)造一個(gè)結(jié)構(gòu)體的新實(shí)例，來(lái)隱式地返回這個(gè)實(shí)例。

示例 5-4 顯示了一個(gè) build_user 函數(shù)，它返回一個(gè)帶有給定的 email 和用戶名的 User 結(jié)構(gòu)體實(shí)例。active 字段的值為 true，并且 sign_in_count 的值為 1。

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

示例 5-4：build_user 函數(shù)獲取 email 和用戶名并返回 User 實(shí)例

為函數(shù)參數(shù)起與結(jié)構(gòu)體字段相同的名字是可以理解的，但是不得不重復(fù) email 和 username 字段名稱與變量有些啰嗦。如果結(jié)構(gòu)體有更多字段，重復(fù)每個(gè)名稱就更加煩人了。幸運(yùn)的是，有一個(gè)方便的簡(jiǎn)寫語(yǔ)法！

使用字段初始化簡(jiǎn)寫語(yǔ)法

因?yàn)槭纠?5-4 中的參數(shù)名與字段名都完全相同，我們可以使用 字段初始化簡(jiǎn)寫語(yǔ)法（field init shorthand）來(lái)重寫 build_user，這樣其行為與之前完全相同，不過(guò)無(wú)需重復(fù) email 和 username 了，如示例 5-5 所示。

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

示例 5-5：build_user 函數(shù)使用了字段初始化簡(jiǎn)寫語(yǔ)法，因?yàn)?nbsp;email 和 username 參數(shù)與結(jié)構(gòu)體字段同名

這里我們創(chuàng)建了一個(gè)新的 User 結(jié)構(gòu)體實(shí)例，它有一個(gè)叫做 email 的字段。我們想要將 email 字段的值設(shè)置為 build_user 函數(shù) email 參數(shù)的值。因?yàn)?nbsp;email 字段與 email 參數(shù)有著相同的名稱，則只需編寫 email 而不是 email: email。

使用結(jié)構(gòu)體更新語(yǔ)法從其他實(shí)例創(chuàng)建實(shí)例

使用舊實(shí)例的大部分值但改變其部分值來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的結(jié)構(gòu)體實(shí)例通常是很有用的。這可以通過(guò) 結(jié)構(gòu)體更新語(yǔ)法（struct update syntax）實(shí)現(xiàn)。

首先，示例 5-6 展示了不使用更新語(yǔ)法時(shí)，如何在 user2 中創(chuàng)建一個(gè)新 User 實(shí)例。我們?yōu)?nbsp;email 設(shè)置了新的值，其他值則使用了實(shí)例 5-2 中創(chuàng)建的 user1 中的同名值：

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

    let user2 = User {
        active: user1.active,
        username: user1.username,
        email: String::from("another@example.com"),
        sign_in_count: user1.sign_in_count,
    };
}

示例 5-6：使用 user1 中的一個(gè)值創(chuàng)建一個(gè)新的 User 實(shí)例

使用結(jié)構(gòu)體更新語(yǔ)法，我們可以通過(guò)更少的代碼來(lái)達(dá)到相同的效果，如示例 5-7 所示。.. 語(yǔ)法指定了剩余未顯式設(shè)置值的字段應(yīng)有與給定實(shí)例對(duì)應(yīng)字段相同的值。

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

    let user2 = User {
        email: String::from("another@example.com"),
        ..user1
    };
}

示例 5-7：使用結(jié)構(gòu)體更新語(yǔ)法為一個(gè) User 實(shí)例設(shè)置一個(gè)新的 email 值，不過(guò)其余值來(lái)自 user1 變量中實(shí)例的字段

示例 5-7 中的代碼也在 user2 中創(chuàng)建了一個(gè)新實(shí)例，但該實(shí)例中 email 字段的值與 user1 不同，而 username、 active 和 sign_in_count 字段的值與 user1 相同。..user1 必須放在最后，以指定其余的字段應(yīng)從 user1 的相應(yīng)字段中獲取其值，但我們可以選擇以任何順序?yàn)槿我庾侄沃付ㄖ?，而不用考慮結(jié)構(gòu)體定義中字段的順序。

請(qǐng)注意，結(jié)構(gòu)更新語(yǔ)法就像帶有 = 的賦值，因?yàn)樗苿?dòng)了數(shù)據(jù)，就像我們?cè)?a href="http://www.15014759268.cn/rust_lang/rust_lang-jywt3qau.html">“變量與數(shù)據(jù)交互的方式（一）：移動(dòng)”部分講到的一樣。在這個(gè)例子中，我們?cè)趧?chuàng)建 user2 后不能再使用 user1，因?yàn)?nbsp;user1 的 username 字段中的 String 被移到 user2 中。如果我們給 user2 的 email 和 username 都賦予新的 String 值，從而只使用 user1 的 active 和 sign_in_count 值，那么 user1 在創(chuàng)建 user2 后仍然有效。active 和 sign_in_count 的類型是實(shí)現(xiàn) Copy trait 的類型，所以我們?cè)?a href="http://www.15014759268.cn/rust_lang/rust_lang-jywt3qau.html">“變量與數(shù)據(jù)交互的方式（二）：克隆” 部分討論的行為同樣適用。

使用沒(méi)有命名字段的元組結(jié)構(gòu)體來(lái)創(chuàng)建不同的類型

也可以定義與元組（在第三章討論過(guò)）類似的結(jié)構(gòu)體，稱為 元組結(jié)構(gòu)體（tuple structs）。元組結(jié)構(gòu)體有著結(jié)構(gòu)體名稱提供的含義，但沒(méi)有具體的字段名，只有字段的類型。當(dāng)你想給整個(gè)元組取一個(gè)名字，并使元組成為與其他元組不同的類型時(shí)，元組結(jié)構(gòu)體是很有用的，這時(shí)像常規(guī)結(jié)構(gòu)體那樣為每個(gè)字段命名就顯得多余和形式化了。

要定義元組結(jié)構(gòu)體，以 struct 關(guān)鍵字和結(jié)構(gòu)體名開頭并后跟元組中的類型。例如，下面是兩個(gè)分別叫做 Color 和 Point 元組結(jié)構(gòu)體的定義和用法：

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

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

注意 black 和 origin 值的類型不同，因?yàn)樗鼈兪遣煌脑M結(jié)構(gòu)體的實(shí)例。你定義的每一個(gè)結(jié)構(gòu)體有其自己的類型，即使結(jié)構(gòu)體中的字段可能有著相同的類型。例如，一個(gè)獲取 Color 類型參數(shù)的函數(shù)不能接受 Point 作為參數(shù)，即便這兩個(gè)類型都由三個(gè) i32 值組成。在其他方面，元組結(jié)構(gòu)體實(shí)例類似于元組，你可以將它們解構(gòu)為單獨(dú)的部分，也可以使用 . 后跟索引來(lái)訪問(wèn)單獨(dú)的值，等等。

沒(méi)有任何字段的類單元結(jié)構(gòu)體

我們也可以定義一個(gè)沒(méi)有任何字段的結(jié)構(gòu)體！它們被稱為 類單元結(jié)構(gòu)體（unit-like structs）因?yàn)樗鼈冾愃朴?nbsp;()，即“元組類型”一節(jié)中提到的 unit 類型。類單元結(jié)構(gòu)體常常在你想要在某個(gè)類型上實(shí)現(xiàn) trait 但不需要在類型中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)候發(fā)揮作用。我們將在第十章介紹 trait。下面是一個(gè)聲明和實(shí)例化一個(gè)名為 AlwaysEqual 的 unit 結(jié)構(gòu)的例子。

struct AlwaysEqual;

fn main() {
    let subject = AlwaysEqual;
}

要定義 AlwaysEqual，我們使用 struct 關(guān)鍵字，我們想要的名稱，然后是一個(gè)分號(hào)。不需要花括號(hào)或圓括號(hào)！然后，我們可以以類似的方式在 subject 變量中獲得 AlwaysEqual 的實(shí)例：使用我們定義的名稱，不需要任何花括號(hào)或圓括號(hào)。想象一下，我們將實(shí)現(xiàn)這個(gè)類型的行為，即每個(gè)實(shí)例始終等于每一個(gè)其他類型的實(shí)例，也許是為了獲得一個(gè)已知的結(jié)果以便進(jìn)行測(cè)試。我們不需要任何數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種行為，你將在第十章中，看到如何定義特性并在任何類型上實(shí)現(xiàn)它們，包括類單元結(jié)構(gòu)體。

結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)的所有權(quán)

在示例 5-1 中的 User 結(jié)構(gòu)體的定義中，我們使用了自身?yè)碛兴袡?quán)的 String 類型而不是 &str 字符串 slice 類型。這是一個(gè)有意而為之的選擇，因?yàn)槲覀兿胍@個(gè)結(jié)構(gòu)體擁有它所有的數(shù)據(jù)，為此只要整個(gè)結(jié)構(gòu)體是有效的話其數(shù)據(jù)也是有效的。

可以使結(jié)構(gòu)體存儲(chǔ)被其他對(duì)象擁有的數(shù)據(jù)的引用，不過(guò)這么做的話需要用上 生命周期（lifetimes），這是一個(gè)第十章會(huì)討論的 Rust 功能。生命周期確保結(jié)構(gòu)體引用的數(shù)據(jù)有效性跟結(jié)構(gòu)體本身保持一致。如果你嘗試在結(jié)構(gòu)體中存儲(chǔ)一個(gè)引用而不指定生命周期將是無(wú)效的，比如這樣：

文件名: src/main.rs

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

fn main() {
    let user1 = User {
        email: "someone@example.com",
        username: "someusername123",
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };
}

編譯器會(huì)抱怨它需要生命周期標(biāo)識(shí)符：

$ 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` due to 2 previous errors

第十章會(huì)講到如何修復(fù)這個(gè)問(wèn)題以便在結(jié)構(gòu)體中存儲(chǔ)引用，不過(guò)現(xiàn)在，我們會(huì)使用像 String 這類擁有所有權(quán)的類型來(lái)替代 &str 這樣的引用以修正這個(gè)錯(cuò)誤。