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参考：
https://rustcc.gitbooks.io/rustprimer/content/ 《RustPrimer》
https://kaisery.github.io/trpl-zh-cn/ 《Rust程序设计语言-简体中文版》
4.1 面向对象数据结构
4.1.1 元祖
元祖表示一个大小、类型固定的有序数据组。
let y = (2, "hello world");
let x: (i32, &str) = (3, "world hello");
// 然后呢，你能用很简单的方式去访问他们：
// 用 let 表达式
let (w, z) = y; // w=2, z="hello world"
// 用下标
let f = x.0; // f = 3
let e = x.1; // e = "world hello"
Rust虽然函数只有一个返回值，只需要通过元祖，我们可以很容易地返回多个返回值的组合。例子如下：
pub fn tuple_test1() {
let (number, persons) = demo_test();
println!("{}",number);
println!("{}",persons.name)
}
struct Person {
name: String,
age: u16,
}
fn demo_test() -> (u16, Person) {
let person = Person {
name: String::from("binwen"),
age: 12,
};
(14,person)
}
4.1.2 结构体
在Rust中，结构体是一个跟 tuple 类似 的概念。我们同样可以将一些常用的数据、属性聚合在一起，就形成了一个结构体。
所不同的是，Rust的结构体有三种最基本的形式。
1.具名结构体：通常接触的基本都是这个类型的。
struct A {
attr1: i32,
atrr2: String,
}
内部每个成员都有自己的名字和类型。
2.元祖类型结构体：元组类型结构体
struct B(i32, u16, bool);
它可以看作是一个有名字的元组，具体使用方法和一般的元组基本类似。
3.空结构体
结构体内部也可以没有任何成员。
struct D;
空结构体的内存占用为0。但是我们依然可以针对这样的类型实现它的“成员函数”。
4.1.3 结构体的方法
Rust没有继承，它和Golang不约而同的选择了trait(Golang叫Interface)作为其实现多态的基础。
不同的是，golang是匿名继承，rust是显式继承。如果需要实现匿名继承的话，可以通过隐藏实现类型可以由generic配合trait作出。
struct Person {
name: String,
}
impl Person {
fn new(n: &str) -> Person {
Person {
name: n.to_string(),
}
}
fn greeting(&self) {
println!("{} say hello .", self.name);
}
}
fn main() {
let peter = Person::new("Peter");
peter.greeting();
}
上面的impl中，new 被 Person 这个结构体自身所调用，其特征是 :: 的调用，是一个类函数！ 而带有 self 的 greeting ，是一个成员函数。
4.1.4 再说结构体中引用的生命周期
本小节例子中，结构体的每个字段都是完整的属于自己的。也就是说，每个字段的 owner 都是这个结构体。每个字段的生命周期最终都不会超过这个结构体。
但是如果想要持有一个(可变)引用的值怎么办？例如
struct RefBoy {
loc: &i32,
}
则会得到一个编译错误：
<anon>:6:14: 6:19 error: missing lifetime specifier [E0106]
<anon>:6 loc: & i32,
错误原因：
这种时候，你将持有一个值的引用，因为它本身的生命周期在这个结构体之外，所以对这个结构体而言，它无法准确的判断获知这个引用的生命周期，这在 Rust 编译器而言是不被接受的。
这个时候就需要我们给这个结构体人为的写上一个生命周期，并显式地表明这个引用的生命周期。这个引用需要被借用检查器进行检查。写法如下：
struct RefBoy<'a> {
loc: &'a i32,
}
这里解释一下这个符号 <>，它表示的是一个 属于 的关系，无论其中描述的是 生命周期 还是 泛型 。即： RefBoy in 'a。最终我们可以得出个结论，RefBoy 这个结构体，其生命周期一定不能比 'a 更长才行。
需要知道两点：
1.结构体里的引用字段必须要有显式的生命周期。
2.一个被显式写出生命周期的结构体，其自身的生命周期一定小于等于其显式写出的任意一个生命周期。
关于第二点，其实生命周期是可以写多个的，用 , 分隔。
注：生命周期和泛型都写在 <> 里，先生命周期后泛型，用,分隔。
4.2.方法
Rust中，通过impl可以对一个结构体添加成员方法。同时我们也看到了self这样的关键字。
impl中的self,常见的有三种形式：self、 &self、&mut self 。
虽然方法和golang interface非常相像，但是还是要加上类似于java的self，主要原因在于Rust的所有权转移机制。
Rust的笑话：“你调用了一下别人，然后你就不属于你了”。
例如下面代码：
struct A {
a: i32,
}
impl A {
pub fn show(self) {
println!("{}", self.a);
}
}
fn main() {
let ast = A{a: 12i32};
ast.show();
println!("{}", ast.a);
}
错误：
13:25 error: use of moved value: `ast.a` [E0382]
<anon>:13 println!("{}", ast.a);
因为 Rust 本身，在你调用一个函数的时候，如果传入的不是一个引用，那么无疑，这个参数将被这个函数吃掉，即其 owner 将被 move 到这个函数的参数上。同理，impl 中的 self ，如果你写的不是一个引用的话，也是会被默认的 move 掉。
4.2.1 &self 与 &mut self
关于 ref 和 mut ref 的写法和被 move 的 self 写法类似，只不过多了一个引用修饰符号。
需要注意的一点是，你不能在一个 &self 的方法里调用一个 &mut ref ，任何情况下都不行！
#[derive(Copy, Clone)]
struct A {
a: i32,
}
impl A {
pub fn show(&self) {
println!("{}", self.a);
// compile error: cannot borrow immutable borrowed content `*self` as mutable
// self.add_one();
}
pub fn add_two(&mut self) {
self.add_one();
self.add_one();
self.show();
}
pub fn add_one(&mut self) {
self.a += 1;
}
}
fn main() {
let mut ast = A{a: 12i32};
ast.show();
ast.add_two();
}
需要注意的是，一旦你的结构体持有一个可变引用，你，只能在 &mut self 的实现里去改变他！例子：
struct Person<'a>{
name :&'a mut Vec<i32>,
}
impl<'a> Person<'a>{
fn println_name(&mut self){
self.name.push(2090);
println!("{:?}",self.name);
}
fn println_name2(&self){
println!("{:?}",self.name);
}
// error[E0596]: cannot borrow `*self.name` as mutable, as it is behind a `&` reference
// --> src/trait_test.rs:19:9
// |
//18 | fn println_name3(&self){
// | ----- help: consider changing this to be a mutable reference: `&mut self`
//19 | self.name.push(2090);
// | ^^^^^^^^^ `self` is a `&` reference, so the data it refers to cannot be borrowed as mutable
// fn println_name3(&self){
// self.name.push(2090);
// println!("{:?}",self.name);
// }
}
pub fn trait_test1(){
println!("trait_test1");
let mut a = vec![1,2,3,4];
let mut person = Person{
name:&mut a,
};
person.name.push(120);
person.println_name();
person.println_name2();
let a = &person;
println!("{:?}",a.name);
// cannot borrow `*a.name` as mutable, as it is behind a `&` reference
// a.name.push(200);
//let a = &person;
//| ------- help: consider changing this to be a mutable reference: `&mut person`
//45 | println!("{:?}",a.name);
//46 | a.name.push(200);
//| ^^^^^^ `a` is a `&` reference, so the data it refers to cannot be borrowed as mutable
}
但是你可以在&self 的方法中读取它。类似于如果一个结构体持有一个可变引用A，必须通过结构体的可变引用去改变A引用的值，而不能通过结构体的不可变引用去改变A引用的值，但是可以通过结构体的不可变引用去读取A引用的值。
稍微复杂的例子：
use std::fmt::Display;
fn longest_with_an_announcement<'a, T>(x: &'a str, y: &'a str, ann: T) -> &'a str
where T: Display
{
println!("Announcement! {}", ann);
if x.len() > y.len() {
x
} else {
y
}
}
上面了例子引出本章重要的一部分内容：trait。
4.3.trait
trait的简单使用：使用trait定义一个特征（可以定义多个）：
trait HasArea {
fn area(&self) -> f64;
}
trait里面的函数可以没有（也可以有）函数体，实现代码交给具体实现它的类型去补充：
struct Circle {
x: f64,
y: f64,
radius: f64,
}
impl HasArea for Circle {
fn area(&self) -> f64 {
std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
}
}
fn main() {
let c = Circle {
x: 0.0f64,
y: 0.0f64,
radius: 1.0f64,
};
println!("circle c has an area of {}", c.area());
}
4.3.1 泛型参数约束
我们知道泛型可以指任意类型，但有时这不是我们想要的，需要给它一些约束。
use std::fmt::Debug;
fn foo<T: Debug>(s: T) {
println!("{:?}", s);
}
Debug是Rust内置的一个trait，为"{:?}"实现打印内容，函数foo接受一个泛型作为参数，并且约定其需要实现Debug。
可以使用多个trait对泛型进行约束：
use std::fmt::Debug;
fn foo<T: Debug + Clone>(s: T) {
s.clone();
println!("{:?}", s);
}
<T: Debug + Clone>中Debug和Clone使用+连接，标示泛型T需要同时实现这两个trait。
4.3.1.1泛型参数约束简化（通过where）
use std::fmt::Debug;
fn foo<T: Clone, K: Clone + Debug>(x: T, y: K) {
x.clone();
y.clone();
println!("{:?}", y);
}
// where 从句
fn foo<T, K>(x: T, y: K) where T: Clone, K: Clone + Debug {
x.clone();
y.clone();
println!("{:?}", y);
}
// 或者
fn foo<T, K>(x: T, y: K)
where T: Clone,
K: Clone + Debug {
x.clone();
y.clone();
println!("{:?}", y);
}
4.3.2 trait与内置类型
内置类型如：i32, i64等也可以添加trait实现，为其定制一些功能：
trait HasArea {
fn area(&self) -> f64;
}
impl HasArea for i32 {
fn area(&self) -> f64 {
*self as f64
}
}
5.area();
这样的做法是有限制的。Rust 有一个“孤儿规则”：当你为某类型实现某 trait 的时候，必须要求类型或者 trait 至少有一个是在当前 crate 中定义的。你不能为第三方的类型实现第三方的 trait 。
在调用 trait 中定义的方法的时候，一定要记得让这个 trait 可被访问。
4.3.3 trait默认实现
trait Foo {
fn is_valid(&self) -> bool;
fn is_invalid(&self) -> bool { !self.is_valid() }
}
is_invalid是默认方法，Foo的实现者并不要求实现它，如果选择实现它，会覆盖掉它的默认行为。
4.3.4 trait的继承
trait Foo {
fn foo(&self);
}
trait FooBar : Foo {
fn foobar(&self);
}
这样FooBar的实现者也要同时实现Foo：
struct Baz;
impl Foo for Baz {
fn foo(&self) { println!("foo"); }
}
impl FooBar for Baz {
fn foobar(&self) { println!("foobar"); }
}
必须显式实现Foo，这种写法是错误的：
impl FooBar for Baz {
fn foobar(&self) { println!("foobar"); }
// --> src/trait_test_three.rs:18:5
// |
// 18 | fn foo(&self) { println!("foo"); }
// | ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ not a member of trait `FooBar`
// fn foo(&self) { println!("foo"); }
}
4.3.5 derive属性
Rust提供了一个属性derive来自动实现一些trait，这样可以避免重复繁琐地实现他们，能被derive使用的trait包括：Clone, Copy, Debug, Default, Eq, Hash, Ord, PartialEq, PartialOrd
#[derive(Debug)]
struct Foo;
fn main() {
println!("{:?}", Foo);
}
4.3.6 impl Trait
impl Trait 语法适用于短小的例子，它不过是一个较长形式的语法糖。这被称为 trait bound.使用场景如下：
1.传参数
// before
fn foo<T: Trait>(x: T) {
// after
fn foo(x: impl Trait) {
2.返回参数
fn returns_summarizable() -> impl Summary {
Tweet {
username: String::from("horse_ebooks"),
content: String::from("of course, as you probably already know, people"),
reply: false,
retweet: false,
}
}
这个签名表明，“我要返回某个实现了 Summary trait 的类型，但是不确定其具体的类型”。在例子中返回了一个 Tweet，不过调用方并不知情。
- 使用trait bound有条件地实现方法
通过使用带有 trait bound 的泛型参数的 impl 块，可以有条件地只为那些实现了特定 trait 的类型实现方法。例如，下面例子中的类型 Pair<T> 总是实现了 new 方法，不过只有那些为 T 类型实现了PartialOrd trait （来允许比较） 和 Display trait （来启用打印）的 Pair<T> 才会实现 cmp_display方法：
use std::fmt::Display;
struct Pair<T> {
x: T,
y: T,
}
impl<T> Pair<T> {
fn new(x: T, y: T) -> Self {
Self {
x,
y,
}
}
}
impl<T: Display + PartialOrd> Pair<T> {
fn cmp_display(&self) {
if self.x >= self.y {
println!("The largest member is x = {}", self.x);
} else {
println!("The largest member is y = {}", self.y);
}
}
4.闭包
// before
fn foo() -> Box<Fn(i32) -> i32> {
Box::new(|x| x + 1)
}
// after
fn foo() -> impl Fn(i32) -> i32 {
|x| x + 1
}
4.3.7 trait对象
此外，trait高级用法还有trait对象等等。这部分请查阅rustPrimer相应章节。
4.3.8 trait定义中的生命周期和可变性声明
trait特性中的可变性和生命周期泛型定义必须和实现它的方法完全一致！不能缺省！
例子：
trait HelloArea{
fn areas<'a>(&mut self, a:&'a mut Vec<i32>, b:&'a mut Vec<i32>) -> &'a mut Vec<i32>;
}
struct Circle {
x: f64,
y: f64,
radius: f64,
}
impl HasArea for Circle {
fn area(&self) -> f64 {
std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
}
}
impl HelloArea for Circle{
fn areas<'a>(&mut self, a:&'a mut Vec<i32>, b:&'a mut Vec<i32>) -> &'a mut Vec<i32>{
a.push(10000);
return a;
}
}
//compile_error!()
//error[E0053]: method `area` has an incompatible type for trait
// --> src/trait_test_two.rs:23:13
// |
//13 | fn area(&mut self) -> f64;
// | --------- type in trait
//...
//23 | fn area(&self) -> f64 {
// | ^^^^^ types differ in mutability
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