環境

OS: Windows 10
Editor: Visual Studio Code
Rust version: 1.63.0

定義與實例化

程式寫到一定時候，會想要開始組織它，以便之後再利用以及增加可讀性，這時候就會分散的資料包裝起來。結構，可以說是幾乎每個現代程式語言都會有的功能。

以下我們以三維向量的運算作為範例

如許多語言，定義一個結構(structure)，會是以struct或是class開頭：

struct Vector3 {
    x: f64,
    y: f64,
    z: f64,
}

實例化(Instantiate)的話：

let v = Vector3 {
    x: 3.0,
    y: 4.0,
    z: 5.0,
};

又或著是可以用函式實例化：

fn create_vector3(x: f64, y: f64, z: f64) -> Vector3 {
    Vector3 { x, y, z }
}

可以看到上面的用函式的方式，我們把解構的欄位省略了，這在Rsut也是合法的。

利用元組(Tuple)

或是在Rust裡面，我們可以用元組來定義結構，我們把向量的結構改寫：

struct Vector3(f64, f64, f64);

實例化會變成這樣：

let v = Vector3(3.0, 4.0, 5.0);

PS: 我一直覺得tuple是個很神奇的東西，不知道還可以這樣用。

方法(Methods)

方法其實就是針對結構定義的函式，只是換了個名字。

如果要定義方法的話：

impl Vector3 {
    fn length(&self) -> f64 {
        (self.x * self.x + self.y * self.y + self.z * self.z).sqrt()
    }
}

我們把要定義的方法用impl包起來，這表示區塊內都是某個結構的方法實作了，上面我們實作的就是Vector3這個結構。

然後看到方法-length裡面代的參數是&self，這是self: &Self的簡寫，Self這個型別即是我們要實做那個結構型別的別名。

如果不是利用方法的方式，函式的寫法則是會長這樣：

fn length(v: &Vector3) -> f64 {
    (v.x * v.x + v.y * v.y + v.z * v.z).sqrt()
}

最後，我們試試呼叫這個方法：

fn main() {
    let v = Vector3 {
        x: 3.0,
        y: 4.0,
        z: 5.0,
    };

    println!("The length of vector is {}", v.length());
}

可以注意到，我們對傳入的self是&借用的方式，確實在這個例子中我們並不想感變原始資料，但跟函式定義的方式一樣，我們使用可變引用：

impl Vector3 {
    fn set_x(&mut self, x: f64) {
        self.x = x;
    }
}

測試一下結果...

impl Vector3 {
    fn length(&self) -> f64 {
        (self.x * self.x + self.y * self.y + self.z * self.z).sqrt()
    }

    fn set_x(&mut self, x: f64) {
        self.x = x;
    }
}

fn main() {
    let mut v = Vector3 {
        x: 1.0,
        y: 4.0,
        z: 5.0,
    };

    println!("The length of vector is {}", v.length());

    v.set_x(3.0);

    println!("The length of vector is {}", v.length());
}

關聯函式

定義在impl區塊內的函式，如果不使用定義型別的話，則稱為關聯函式，在前面已經有看一個關聯函示了：

String::from("hello");

from就是String的關聯函式。

上面說到的，不使用定義型別的話，在寫法上指的是這樣：

impl Vector3 {
    fn create(x: f64, y: f64, z: f64) -> Vector3 {
        Vector3 { x, y, z }
    }
}

這樣我們就定義了一個像是建構子(constructor)的關聯函式。

當然，也可以這樣寫，改寫一下length：

impl Vector3 {
    fn dot_product(v0: &Vector3, v1: &Vector3) -> f64 {
        v0.x * v1.x + v0.y * v1.y + v0.z * v1.z
    }

    fn length(&self) -> f64 {
        Vector3::dot_product(self, self).sqrt()
    }

Reference

• 官方文件(非官方翻譯) - 結構