学习新时代编程语言Rust-17重构裤子——面向对象之类型系统

上一期我们学习了HashMap的基本使用，在练习中提到裤子的品牌属性，如果现在需要在我们的String类型的裤子上再像添加编号一样添加个品牌，这样在读取裤子品牌时是不是比较麻烦？！能不能自己创建一个裤子类型，可以方便存储和读取编号、品牌、长度等属性信息？
在Rust中我们可以使用结构体struct创建一个裤子类型。那什么是结构体呢？我们一再强调编程是需要动手的艺术，不是只拿来讲理论背概念的，所以这里没有定义先上代码。使用cargo new新创建一个项目，进入项目目录，使用编辑器打开src main.rs文件，删除掉不需要的代码。使用struct关键字　后面跟结构体名称按照惯例类型名称首字母大写，在结构体名称后是一对花括号，在花括号中定义需要存储的属性值也就是裤子的编号、品牌名称和长度。属性名称后面使用冒号定义属性的数据类型。裤子的编号是大于零的数字所以我们使用无符号的32位整数，裤子的长度是小于２５６的数字所以我们使用无符号的８位整数。

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1 struct Trousers {

2        code: u32,

3        brand: String,

4        len: u8

5    }

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这样我们就定义了一个名称为Trousers的结构体类型。定义好了类型该怎么用呢? 接下来我们创建一个a品牌的裤子，声明一个变量trousers_a,使用Trousers加花括号的形式创建一个裤子，在花括号中对裤子的编号、品牌、长度属性赋值。这样就创建了一个a品牌的裤子trousers_a。

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1 let mut trousers_a = Trousers {

2       code: 111,

3       brand: String::from("A"),

4       len: 10

5    };

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使用println!宏把裤子trousers_a的属性打印到命令行，这里我们可以使用变量名称点属性名称的方式获取裤子的属性值。

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1 println!("裤子：{}, 品牌:{}, 长度:{}", trousers_a.code, trousers_a.brand, trousers_a.len);

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编写好后保存退出，使用cargo run运行看下效果。命令行里输出了裤子a的属性信息：

使用这样的裤子类型是不是比把所有属性信息都写到字符串中方便多啦？！我们回到代码。这里的Trousers我们称为类型，这里的trsousers_a我们称为类型Trousers的实例化对象。创建trousers_a的过程就称为实例化。类型就相当于一类事物的描述信息，实例就是一个具体的事物。比如我们的事务类型手机，手机类型具备通话功能和拍照功能等描述属性，但具体到一个手机实例就是一个实实在在的可以接打电话拍照的手机。手机除了具备品牌、重量等属性信息外还能执行接打电话的动作，在Rust中我们可以使用impl关键字为类型定义动作也就是方法。impl后面跟类型名称也就是Trousers.这里我们为裤子类型定义一个设置长度的方法，跟我们定义函数一样也是使用fn关键字，但在参数中多了一个self。这里的self指代调用方法的实例化对象。不需要声明self的类型。我们这里也可以使用一个self的可变类型的引用，我们先尝试使用一个不可变类型的引用，看下会报什么错误。

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1 fn set_len(&mut self, len: u8) {

2         self.len = len;

3       }

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定义好后我们使用trousers_a点方法名的形式调用设置裤子长度的方法，把裤子长度设置为９，在传递参数时不需要传递self参数，所以我们这里只传递一个９.

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1trousers_a.set_len(9);

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我们再在命令行里输出下改变长度后的裤子。保存退出运行看下效果。这里报了个错误，说self是一个引用不能修改，提示我们可以使用&mut self. Rust的提示信息是不是很友好，不但告诉我们出错了，还告诉我们因为什么出错了，还告诉我们该怎么做。

我们在self前添加mut关键字，在保存运行看下效果。

又一个错误，还是因为不可变的，Rust对数据的可变操作可以说层层限制啊，这里是因为我们的变量没有声明为可变的吧，需要在变量名称前添加mut关键字声明变量是可变的。是不是觉得Rust限制很多？像不像你青春期时你的父母，对你这也问那也管，都是为了保护我们不被伤害是吧？！Rust为了让我们写出安全的代码也是苦心一片啊。
修改好后，运行看下效果。这次没有报错了，我们的裤子长度被成功修改为了９。这里我们也可以直接修改trousers_a的属性，效果跟调用设置长度方法类似。我们可以运行看下效果，　长度都是９效果不明显我们改成８再试下。可以看出修改成功。在Rust中除了创建跟实例对象关联的方法，我们还可以创建跟类型关联的方法。
例如我们先前使用的创建字符串对象的String from，我们称from是String类型的关联方法，怎么创建关联方法呢？！
跟创建实例方法类似，不过不需要self参数。我们可以为Trousers类型创建一个关联方法用于实例化对象，这样创建对象时就不需要写花括号了，只需要一行方法调用代码。我们给裤子类型创建一个关联方法new,用于创建裤子对象。注意这里的方法值类型Self S是大写的指代我们的类型也就是Trousers,跟指代实例化对象的小写的self要区分开。创建Trousers对象需要编号、品牌名称、长度信息。我们把这些信息声明为方法new的参数。这里的参数名称尽量跟Trousers类型的属性名称一致，这样有个好处，什么好处呢，我们待会再说，我们先在花括号中创建一个Trouser对象，并把参数赋值给对象对应的属性。
我们使用刚创建的类型关联方法new创建一个B品牌的裤子trousers_b,这里注意调用类型关联方法使用的是俩个冒号而调用实例方法使用的是点。
创建好后我们在命令行输出下trousers_b的属性信息。编写好代码后保存退出，运行看下效果：
在命令行成功输出了，裤子b的属性信息。我们回到代码，这里创建trousers对象时由于我们的参数名称跟属性名称一样，所以就有个好处，可以省略掉属性名称，我们把属性名称和冒号去掉。

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1fn new(code: u32, brand: String, len: u8) -> Self {

2         Trousers {

3            code,

4            brand,

5            len

6         }

7       }

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再运行看下效果。运行结果一致的吧？没有报错。我们再回到代码，我们使用println!输出裤子对象的属性信息时是一个属性一个属性输出的是不是比较麻烦？能不能一次性输出整个裤子对象呢？我们尝试下。

报错了，错误信息说Trousers没有实现Display，所以println宏不知道怎么把trsousers对象转换为一个字符串输出。怎么办呢？Rust提示我们要不要试试带冒号和问号的站位符，还有带冒号警号问号的占位符。Rust多好。那我们就试试呗，修改好代码保存，重新运行看下效果，这次错误信息不一样了吧，上次说Trousers没实现Display不能使用默认的占位符，这次说没实现Debug不能使用带冒号问号的占位符。咋办呢？Rust提示我们可以为Trousers类型添加derive Debug注解，让Rust帮我们实现Debug.多好！

我们就在Trousers类型的上面添加derive Debug注解，在运行看下效果，这次没报错了吧，但是属性都打在一行了不好分辨，我们可以添加个井号让println美化下输出。添加好后，运行再看下效果，这次每个属性占了一行，是不是清晰多了？！

这一期我们学习了怎么使用struct将属性信息组装到一起，怎么定义方法和关联方法，以及怎么使用println在命令行输出我们的自定义类型的属性。struct是Rust组织相关属性、自定义类型的一种实现，支持类型也是支持面向对象编程的一个基础。简单说有类型才有对象嘛，接下来我们会介绍Rust的其他面向对象特性。

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