在這篇文章中，我們將模擬開發一個任務管理工具，並透過這個過程深入了解 Rust 的變數與資料類別的使用方式。我們將處理任務的新增、修改、刪除等功能，並在過程中展示如何定義變數、使用各種資料類別，以及解決開發過程中的常見問題。
假設我們正在開發一個基本的任務管理工具，這個工具需要滿足以下功能需求：
在此情境下，我們會使用 Rust 來處理各種資料類別，如字串、數字、布林值、結構體等，同時探討 Rust 的變數管理方法，如可變性、所有權與借用等。
每個任務都有標題、描述、優先級與狀態。我們可以使用 struct 來定義一個任務的結構，並使用不同的資料類別來代表這些欄位。
struct Task {
title: String,
description: String,
priority: u8, // 優先級：1 到 5，u8為uint8 0-255的無符號整數格式
is_completed: bool, // 任務是否完成
}
我們可以定義一個函數來新增任務，並將其加入到一個任務清單（向量）中。在這裡，Vec 是一個可變長度的集合，類似 Python 的 list，但它需要明確定義元素的類別。
fn add_task(tasks: &mut Vec<Task>, title: String, description: String, priority: u8) {
let new_task = Task {
title,
description,
priority,
is_completed: false,
};
tasks.push(new_task);
}
讓我們用 Python 開發者能夠理解的方式來詳細說明 Rust 中這個 add_task 函數的參數：
tasks: &mut Vec<Task>：
tasks 是一個可變的借用 (&mut) 指向一個任務的向量 (Vec<Task>)。list。例如，當 Python 函數接收一個 list 並在函數內進行修改時，這些修改會影響外部傳入的 list，這和 Rust 中的 &mut 概念類似，在 Python 中，tasks 是一個 list，可以直接傳入並修改，而 Rust 中需要使用 &mut 明確告訴編譯器我們希望修改這個集合，否則 Rust 的預設是所有東西都是不可變的（immutable）。。Python 類比：
def add_task(tasks: list, title: str, description: str, priority: int):
new_task = {
"title": title,
"description": description,
"priority": priority,
"is_completed": False
}
tasks.append(new_task)
title: String 和 description: String：
String 表示一個動態分配的字串，它類似於 Python 的 str。Rust 的 String 是一個可變的字串類型。priority: u8：
u8 是 Rust 中一個 8 位元的無符號整數，範圍是從 0 到 255。在 Python 中，我們可以將其類比為 Python 的 int 類型，但 Python 的 int 沒有固定的位元長度，數字的大小只有記憶體限制。fn main() {
let mut task_list: Vec<Task> = Vec::new(); // 建立一個空的任務清單
// 新增兩個任務
add_task(&mut task_list, String::from("撰寫報告"), String::from("完成年度報告"), 3);
add_task(&mut task_list, String::from("準備會議"), String::from("準備週會的簡報"), 2);
println!("目前任務清單：{} 項", task_list.len());
}
這段程式碼的作用是展示如何使用之前定義的 add_task 函數來新增任務，並將它們加入到一個任務清單中。讓我們逐步說明這段程式碼的運作方式：
let mut task_list: Vec<Task> = Vec::new();
task_list 的變數，類別是 Vec<Task>，也就是一個可變的向量，儲存 Task 結構。它一開始是空的。Vec::new() 創建了一個空的向量。mut 表明這個向量是可變的，因為稍後要使用 add_task 函數來修改它。add_task(&mut task_list, String::from("撰寫報告"), String::from("完成年度報告"), 3);
add_task(&mut task_list, String::from("準備會議"), String::from("準備週會的簡報"), 2);
add_task 函數來將新任務加入 task_list。&mut task_list 是將 task_list 以可變借用（&mut）的方式傳入，這允許函數修改這個向量。String::from("撰寫報告") 和 String::from("完成年度報告") 用來建立 Task 的 title 和 description，分別是「撰寫報告」和「完成年度報告」。3 表示優先級是 3（數值在 u8 類別的範圍內）。add_task 則是建立一個任務，標題為「準備會議」，描述為「準備週會的簡報」，優先級是 2。println!("目前任務清單：{} 項", task_list.len());
println! 是 Rust 用來在控制台輸出的巨集。task_list.len() 是取得向量 task_list 中的元素個數，表示目前任務清單中有幾個任務。如果將這段程式碼轉換為 Python，會類似於這樣的形式：
def add_task(tasks, title, description, priority):
new_task = {
"title": title,
"description": description,
"priority": priority,
"is_completed": False
}
tasks.append(new_task)
def main():
task_list = [] # 建立一個空的任務清單
# 新增兩個任務
add_task(task_list, "撰寫報告", "完成年度報告", 3)
add_task(task_list, "準備會議", "準備週會的簡報", 2)
print(f"目前任務清單：{len(task_list)} 項")
if __name__ == "__main__":
main()
這段 Python 程式的功能與 Rust 程式是相同的，主要的差異在於 Rust 中需要明確處理借用與可變性，而 Python 不需要這樣的語法。
當我們想修改任務時，必須處理 Rust 中的可變性與借用。預設情況下，變數是不可變的，我們需要使用 mut 來標記可變的變數，並且在函數中借用它們進行修改。
假設我們想將某個任務標記為已完成，可以使用一個函數來修改任務的 is_completed 欄位：
fn complete_task(task: &mut Task) {
task.is_completed = true;
}
在這裡，我們使用了可變借用 &mut 來讓函數可以修改任務的狀態。
fn main() {
let mut task_list: Vec<Task> = Vec::new();
add_task(&mut task_list, String::from("撰寫報告"), String::from("完成年度報告"), 3);
// 將第一個任務標記為已完成
if let Some(task) = task_list.get_mut(0) {
complete_task(task);
}
println!("任務：{}，已完成？ {}", task_list[0].title, task_list[0].is_completed);
}
這段程式碼的目的是展示如何在 Rust 中使用可變借用來修改結構中的欄位值，特別是修改任務的 is_completed 狀態。讓我們逐步解析這段程式碼的運作：
complete_taskfn complete_task(task: &mut Task) {
task.is_completed = true;
}
Task 結構的可變借用（&mut Task），這意味著函數可以在不取得任務所有權的情況下，修改任務的欄位值。task.is_completed = true; 是將傳入的任務的 is_completed 欄位設置為 true，表示該任務已完成。main 函數中的任務清單fn main() {
let mut task_list: Vec<Task> = Vec::new();
add_task(&mut task_list, String::from("撰寫報告"), String::from("完成年度報告"), 3);
let mut task_list: Vec<Task> = Vec::new(); 創建了一個空的 Vec<Task> 任務清單，它是可變的（mut）。add_task 函數被呼叫，將一個新任務「撰寫報告」添加到 task_list 中，這與之前的範例相同。這個任務的優先級為 3，並且初始時 is_completed 被設置為 false。以下是將關於 Some 的說明加入到你指定的段落中：
if let Some(task) = task_list.get_mut(0) {
complete_task(task);
}
task_list.get_mut(0) 是用來取得向量中索引 0 的任務的可變借用。get_mut 返回一個 Option<&mut Task>，也就是說這個操作可能會返回 None（如果向量中沒有第 0 個元素），或是返回一個可變借用 &mut Task（如果存在第 0 個元素）。if let Some(task) = task_list.get_mut(0) 是一種模式匹配，檢查是否有第 0 個任務存在並取得其可變借用。如果有這個任務，則執行 complete_task(task) 函數。Some 表示 Option 中存在值，與 None 相對應，類似於 Python 中檢查變數是否為 None 的邏輯。當 Some 後面的task_list.get_mut(0)包含值時，將會將其定義為task，並繼續執行我們後續{}內的程序。complete_task(task) 調用前面的函數，將該任務標記為已完成，設置 task.is_completed = true。println!("任務：{}，已完成？ {}", task_list[0].title, task_list[0].is_completed);
println! 用來輸出第一個任務的 title（標題）和 is_completed（是否完成）的狀態。task_list[0] 直接訪問向量中的第 0 個任務，並輸出其 title 和 is_completed 狀態。由於上面已經使用 complete_task 將該任務標記為已完成，因此這裡會輸出：任務：撰寫報告，已完成？ true
當我們想要從清單中刪除任務時，可以使用 Vec 的 remove 方法。這涉及到 Rust 的所有權系統，我們需要注意變數的所有權轉移與借用。
fn remove_task(tasks: &mut Vec<Task>, index: usize) {
if index < tasks.len() {
tasks.remove(index);
}
}
在這裡，remove 會將指定索引的任務從清單中移除，並轉移其所有權。
fn main() {
let mut task_list: Vec<Task> = Vec::new();
add_task(&mut task_list, String::from("撰寫報告"), String::from("完成年度報告"), 3);
add_task(&mut task_list, String::from("準備會議"), String::from("準備週會的簡報"), 2);
// 刪除第一個任務
remove_task(&mut task_list, 0);
println!("剩餘任務數量：{}", task_list.len());
}
這段程式碼的目的在於展示如何從任務清單（向量 Vec<Task>）中刪除指定索引的任務，並且正確處理 Rust 的所有權系統。讓我們逐步解析這段程式碼的運作方式：
remove_task 函數fn remove_task(tasks: &mut Vec<Task>, index: usize) {
if index < tasks.len() {
tasks.remove(index);
}
}
函數參數：
tasks: &mut Vec<Task>：表示傳入的任務清單是以可變借用（&mut）的方式傳遞。這讓函數能夠修改傳入的向量，而不轉移其所有權。index: usize：表示我們希望刪除的任務索引，類別是 usize，這是 Rust 中用來表示非負整數的類別，通常用於表達向量的索引值。邏輯：
if index < tasks.len()：這個條件檢查索引是否有效，即確保要刪除的索引沒有超出向量的範圍。如果條件為真，則呼叫 remove 方法。tasks.remove(index)：Vec 的 remove 方法會從向量中刪除指定索引的元素，並將該元素的所有權轉移出來。在這裡我們只關注刪除操作，並不需要處理轉移後的值，所以直接移除即可。當我們想根據任務的優先級或狀態進行篩選時，可以使用 Rust 的迭代器與閉包。
fn filter_by_priority(tasks: &Vec<Task>, min_priority: u8) -> Vec<&Task> {
tasks.iter().filter(|task| task.priority >= min_priority).collect()
}
fn main() {
let mut task_list: Vec<Task> = Vec::new();
add_task(&mut task_list, String::from("撰寫報告"), String::from("完成年度報告"), 3);
add_task(&mut task_list, String::from("準備會議"), String::from("準備週會的簡報"), 2);
// 篩選優先級大於等於 2 的任務
let high_priority_tasks = filter_by_priority(&task_list, 2);
for task in high_priority_tasks {
println!("高優先級任務：{}", task.title);
}
}
這段程式碼展示了如何使用 Rust 的迭代器與閉包來根據任務的優先級進行篩選，並將篩選後的結果回傳。程式碼的重點是透過迭代器遍歷 task_list，過濾出符合條件的任務，並最終輸出這些篩選結果。讓我們逐步解析這段程式碼的邏輯：
函數參數：
tasks: &Vec<Task>：這裡傳入一個任務清單的不可變借用（&Vec<Task>）。因為我們只需要查詢（篩選）任務，並不會修改清單，因此用不可變借用即可。min_priority: u8：指定要篩選的最小優先級。這個值將用來判斷哪些任務應該被篩選出來。邏輯：
tasks.iter()：這是一個迭代器，會遍歷 tasks 向量中的每個任務，類似於 Python 的 for task in tasks。filter(|task| task.priority >= min_priority)：這段程式碼使用迭代器的 filter 方法，filter 接受一個閉包（即匿名函數）。閉包會對每個任務執行判斷，如果任務的 priority 大於等於 min_priority，則保留這個任務，否則略過。
|task| 是閉包的語法，代表接受一個參數 task，並返回一個布林值（是否滿足篩選條件）。.collect()：這個方法將篩選後的任務收集到一個新向量中。因為我們要篩選的是任務的參考（&Task），而不是任務本身，因此回傳類別是 Vec<&Task>，表示一個裝有任務參考的向量。透過這個任務管理工具的範例，我們涵蓋了 Rust 中的變數與資料類別的多種使用情境，包括不可變變數、可變變數、結構體、向量與所有權等。這樣的實際應用不僅能幫助你更好地理解 Rust 的核心概念，還能讓你在實際開發中運用自如。
在這篇文章中，我們探索了：
Vec 處理可變長度的集合這裡是一個完整的可執行程式碼範例，讀者可以直接複製貼上並執行，來檢視任務管理工具的運作情形。
struct Task {
title: String,
description: String,
priority: u8, // 優先級：1 到 5
is_completed: bool, // 任務是否完成
}
fn add_task(tasks: &mut Vec<Task>, title: String, description: String, priority: u8) {
let new_task = Task {
title,
description,
priority,
is_completed: false,
};
tasks.push(new_task);
}
fn complete_task(task: &mut Task) {
task.is_completed = true;
}
fn remove_task(tasks: &mut Vec<Task>, index: usize) {
if index < tasks.len() {
tasks.remove(index);
}
}
fn filter_by_priority(tasks: &Vec<Task>, min_priority: u8) -> Vec<&Task> {
tasks.iter().filter(|task| task.priority >= min_priority).collect()
}
fn main() {
let mut task_list: Vec<Task> = Vec::new();
// 新增任務
add_task(
&mut task_list,
String::from("撰寫報告"),
String::from("完成年度報告"),
3,
);
add_task(
&mut task_list,
String::from("準備會議"),
String::from("準備週會的簡報"),
2,
);
// 完成第一個任務
if let Some(task) = task_list.get_mut(0) {
complete_task(task);
}
// 顯示任務清單
println!("目前任務清單：");
for task in &task_list {
println!(
"任務：{}，描述：{}，優先級：{}，已完成？ {}",
task.title, task.description, task.priority, task.is_completed
);
}
// 刪除第二個任務
remove_task(&mut task_list, 1);
// 篩選優先級大於等於 2 的任務
println!("\n高優先級任務清單：");
let high_priority_tasks = filter_by_priority(&task_list, 2);
for task in high_priority_tasks {
println!("高優先級任務：{}", task.title);
}
}
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