diff --git a/docs/note/Rust.md b/docs/note/Rust.md index 9f22a907..8db7d8d9 100644 --- a/docs/note/Rust.md +++ b/docs/note/Rust.md @@ -1648,6 +1648,344 @@ fn main() { ### 枚举的定义 +在前文中我们介绍了结构体，它可以将字段和数据聚合在一起： + +`Rectangle` 结构体中包含 `width` 和 `height` 两个字段，还可以包含方法。 + +而枚举可以提供一种途径，用于声明某个值是一个集合中的一员： + +`Rectangle` 是一些形状的集合，例如：`Circle` 和 `Triangle`。 + +下面的代码声明了一个枚举类型 `IpAddrKind`，它包含 `V4` 与 `V6` 两个成员： + +```rs +enum IpAddrKind { + V4, + V6 +} +``` + +可以 `IpAddrKind` 枚举创建不同成员的实例： + +```rs +let four = IpAddrKind::V4; +let six = IpAddrKind::V6; +``` + +枚举的成员位于其标识符的命名空间中，并使用两个冒号分开。 + +下面的例子中，枚举成员作为参数传递给 `route` 函数，不论类型是 `V4` 还是 `V6`： + +```rs +fn route(ip_kind: IpAddrKind) {} + +route(IpAddrKind::V4); +route(IpAddrKind::V6); +``` + +到目前为止，我们的枚举都是以**类型**形式存在的，并没有一个实际存储 IP 地址数据的地方，我们可以定义一个 `IpAddr` 结构体来完成这样的工作： + +```rs +struct IpAddr { + kind: IpAddrKind, + address: String, +} + +let home = IpAddr { + kind: IpAddrKind::V4, + address: String::from("127.0.0.1"), +} + +let loopback = IpAddr { + kind: IpAddrKind::V6, + address: String::from("::1"), +} +``` + +实际上，我们可以通过一种更为简洁的方式来表达相同的概念： + +只使用枚举，并将数据直接放进每个枚举成员中，而不是用结构体： + +```rs +enum IpAddr { + V4(String), + V6(String), +} + +let home = IpAddr::V4(String::from("127.0.0.1")); +let loopback = IpAddr::V6(String::from("::1")); +``` + +这样，我们就不再需要额外的结构体来完成：将数据附加到枚举成员上 这件事了。 + +另外，你也会发现，定义枚举成员的名字也变成了一个函数调用：`IpAddr::V4()` 获取一个 `String` 类型的参数，并返回 `IpAddr` 类型实例。 + +用枚举来替代结构体还带来了另一个优势：可以给不同的枚举对象绑定不同的数据类型 + +```rs +enum IpAddr { + V4(u8, u8, u8, u8), + V6(String), +} + +let home = IpAddr::V4(127, 0, 0, 1); +let loopback = IpAddr::V6(String::from("::1")); +``` + +[标准库](https://doc.rust-lang.org/std/net/enum.IpAddr.html)是这样处理IP地址的： + +```rs +struct Ipv4Addr { + // --snip-- +} + +struct Ipv6Addr { + // --snip-- +} + +enum IpAddr { + V4(Ipv4Addr), + V6(Ipv6Addr), +} +``` + +另一个枚举的例子 `Message`： + +```rs +enum Message { + Quit, + Move { x: i32, y: i32 }, + Write(String), + ChangeColor(i32, i32, i32), +} +``` + +我们当然可以用 `struct` 复写这样的枚举： + +```rs +struct QuitMessage; // 类单元结构体 +struct MoveMessage { + x: i32, + y: i32, +} +struct WriteMessage(String); // 元组结构体 +struct ChangeColorMessage(i32, i32, i32); // 元组结构体 +``` + +然而，这些结构体都有不同的类型，而枚举的不同成员是同一个类型。 + +枚举和结构体另一个相似的地方是： + +- 结构体可以使用 `impl` 来定义方法 +- 枚举可以通过名为 `call` 的方法来定义 + +```rs +impl Message { + fn call(&self) { + // some code ... + } +} + +let m = Message::Write(String::from("Hello")); +m.call(); +``` + +下面介绍一个标准库中常见且非常实用的枚举 `Option`。 + +`Option` 类型应用广泛，是因为它编码了一个普遍的场景：一个值要么有值要么没值。 + +例如：请求一个非空列表的第一项，会得到一个值；请求一个空的列表，那么就什么都不会得到。 + +从类型系统的角度来表达这个概念，意味着编译器需要检查是否处理了所有应该处理的所有情况。 + +Rust 并没有其他语言中空值（`null`）的功能，在有空值的语言中，变量总是这两种状态之一：空值和非空值。 + +在 Rust 中存在一个可以编码存在或不存在概念的枚举：`Option`，被定义在标准库中，并且包含在了 prelude 中，这意味着你不需要显式将其引入作用域。 + +```rs +enum Option { + None, + Some(T), +} +``` + +甚至，你不需要 `Option::` 的前缀来使用 `Some` 和 `None`，下面是一些 `Option` 的例子： + +```rs +let some_number = Some(5); +let some_char = Some('e'); +let absent_number: Option = None; +``` + +`some_number` 和 `some_char` 的类型由 Rust 自动推断，而 `absent_number` 则是通过泛型指定告诉 Rust 的。 + +编译器不允许像一个肯定有效的值那样使用 `Option`，因为本质上 `Option` 与 `T` 是不同的类型： + +```rs +// 此代码无法通过编译 +let x: i8 = 5; +let y: Option = Some(5); + +let sum = x + y; // ❌ +``` + +编译器确保 `i8` 类型始终有值，不需要做空值检查。只有当使用如 `Option` 这样的值的时才会担心可能没有值，而编译器会确保我们在使用值之前处理了为空的情况。 + +换句话说，在对 `Option` 进行运算之前，必须将其转换为 `T`，这能帮助我们捕获到空值最常见的问题之一：假设某值不为空但实际上为空的情况。 + +这样就消除了错误地假设一个非空值的风险：为了拥有一个可能为空的值，你必须要显式地将其放入对应类型的 `Option` 中，当你要使用这个值的时候，必须明确处理值为空的情况。 + +只要一个值不是 `Option` 类型，你就**可以**安全第认定它的值不为空。 + +更多地关于 `Option` 的用法，可以看[它的文档](https://doc.rust-lang.org/std/option/enum.Option.html)。 + +如果你希望一些代码仅在有值 `Some(T)` 时才运行，并允许这些代码使用其中的 `T`，或者是你希望当值为 `None` 时做一些错误处理时，可以试试用 `match`。 + +下文中我们将介绍 `match` 控制流结构，`match` 表达式是一个处理枚举的控制流结构：它会根据枚举的成员运行不同的代码，这些代码可以使用匹配到值中的数据。 + ### match 控制流结构 -### if let 简洁控制流 \ No newline at end of file +Rust 拥有一个名为 `match` 的极为强大的控制流运算符，它允许我们将一个值与一系列的模式相比较，并根据匹配的模式执行相应的代码。 + +模式（pattern）可以由字面值、变量、通配符和许多其他内容组成，`match` 的力量来源于模式的表现力与编译器检查，它确保了所有可能得情况都能得到处理。 + +把 `match` 表达式想象成某种硬币分类器：硬币滑入有着不同大小孔洞的轨道，每个硬币都会调入符合其大小的孔洞中。同样地，值也会通过 `match` 的每一个模式，并且在遇到第一个符合的模式时，值会进入相关联的代码块，并在执行中被使用。 + +一个验钞机的例子： + +```rs +// 硬币 => 美分 +enum Coin { + Penny, + Nickel, + Dime, + Quarter, +} + +fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 { + match coin { + Coin::Penny => 1, + Coin::Nickel => 5, + Coin::Dime => 10, + Coin::Quarter => 25, + } +} +``` + +`match` 中的匹配分支，可以绑定匹配的模式的部分值： + +```rs +#[derive(Debug)] // 这样可以立刻看到州的名称 +enum UsState { + Alabama, + Alaska, + // --snip-- +} + +enum Coin { + Penny, + Nickel, + Dime, + Quarter(UsState), +} +``` + +这里我们给 `Coin::Quarter` 传入州名，以区分不同州对 25 美分的特殊设计。 + +在 `match` 表达式中，一旦匹配了此模式，变量 `state` 变量将会绑定对应的州值，随后就可以在当前匹配分支中使用 `state`： + +```rs +value_in_cents(Coin::Quarter(UsState::Alaska)); + +fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 { + match coin { + Coin::Penny => 1, + Coin::Nickel => 5, + Coin::Dime => 10, + Coin::Quarter(state) => { + println!("State quarter from {:?}!", state); + 25 + } + } +} +``` + +输出为： + +```sh +> State quarter from Alaska! +``` + +下面我们尝试用 `match` 来匹配 `Option` 的值： + +编写一个函数，它获取一个 `Option`，如果其有值，则将值 +1，如果没有值，则返回 `None`，不执行任何操作。 + +```rs +fn plus_one(x: Option) -> Option { + match x { + None => None, + Some(i) => Some(i + 1), + } +} + +let five = Some(5); +let six = plus_one(five); +let none = plus_one(None); +``` + +传入 `Some(5)` 后，`match` 表达式匹配到了 `Some(i)` 这一模式，进入分支，在分支中获得 `T` 的值也就是 `5`，将其加一后返回一个 `Some(6)`。 + +::: warning +Rust 中的匹配是穷尽的（exhaustive） + +在使用 `match` 表达式时，你必须为值的每一种模式都编写一个分支： + +```rs +// 此代码无法通过编译 +fn plus_one(x: Option) -> Option { + match x { + Some(i) => Some(i + 1), + } +} +``` + +由于缺少了对 `None` 情况的处理，编译会报错： + +```sh +> error[E0004]: non-exhaustive patterns: `None` not covered +``` + +实际上这也使我们免于假设拥有一个实际上为空的值。 +::: + +可以使用 `_` 作为占位符，作为兜底模式，匹配所有未被其之前匹配到的值： + +```rs +let dice_roll = 9; +match dice_roll { + 3 => do_something(), + 7 => do_something_else(), + _ => reroll() // 🥳 匹配所有剩余的情况 +} + +fn do_something() {} +fn do_something_else() {} +fn reroll() {} +``` + +同时，这个例子满足前文中 Rust 的穷举性要求，因为我们在最后一个分支中明确忽略了其他值，而没有忽略任何值。 + +可以用单元值替换空操作： + +```rs +match dice_roll { + 3 => do_something(), + 7 => do_something_else(), + _ => () // 单元值（本质是空元组） +} +``` + +这样在未匹配 3 或 7 时将不会做任何事情。 + +### if let 简洁控制流 +