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作者: 却写杂布计
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[技术知识] Rust入坑指南:鳞次栉比

[技术知识] Rust入坑指南:鳞次栉比

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却写杂布计 | 显示全部楼层 发表于: 2019-12-3 00:45:54
却写杂布计 发表于: 2019-12-3 00:45:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
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很久没有挖Rust的坑啦,今天来挖一些排列整齐的坑。没错,就是要介绍一些集合类型的数据类型。“鳞次栉比”这个标题是不是显得很有文化?
Rust入坑指南:常规套路一文中我们已经介绍了一些基本数据类型了,它们都存储在栈中,今天我们重点介绍3种数据类型:string,vector和hash map。
String

String类型我们在之前的学习中已经有了较多的接触,但是没有进行过详细的介绍。有些有编程基础的同学可能不屑于学习String类型,毕竟它在所有编程语言中可以说是最常用的类型了,大家也都很熟悉了。对于有这种心理的同学,我想对他们说:我刚开始也是这样想的,直到后来我被编译器揍的满头包,才下定决心回来认真学习一下String类型。
Rust的字符串分为以下几种类型:

  • str:表示固定长度的字符串
  • String:表示可增长的字符串
  • CStr:表示由C分配,被Rust借用的字符串,一般用于和C语言交互
  • CString:表示由Rust分配并且可以传递给C语言的字符串
  • OsStr:表示和操作系统相关的字符串,主要为了兼容Windows
  • OsString:OsStr的可变版本
  • Path:表示路径
  • PathBuf:是Path的可变版本
本文我们重点讨论前两种,因为它们是开发过程中最常用的,也是比较容易混淆的。对于str,我们常见的是它的引用类型,&str。如果你看过了Rust入坑指南:核心概念一文后,相信你已经了解了引用类型和Ownership的概念。也就是说String类型具有Ownership而&str没有。
在Rust中,String本质上是Vec,Vec是向量集合的关键字,我们在后面会介绍。String类型由三个部分组成,分别是:指向堆中字节序列的指针,记录堆中字节序列的长度和堆分配的容量。通过一段代码也许你很有更深的理解。
  1. fn main() {    let mut a = String::from("foo");    println!("{:p}", a.as_ptr());    println!("{:p}", &a);    assert_eq!(a.len(), 3);    a.reserve(10);    assert_eq!(a.capacity(), 13);}
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在这段代码中我们可以看到,a.as_ptr()获取指针和&a获取的指针是不一样的。

这里我们解释一下,as_ptr获取到的指针是堆中字节序列的指针地址,而&a的地址是字符串变量在栈上的指针地址。另外,len()和capacity()方法得到的长度都是字节数量,而非字符数量。这里你可以自己动手试试中文字符的长度。
聊完了字符串的基本概念以后,相信你已经对Rust的字符串有了一个大概的认识。接下来我们就一起来看一看字符串的CRUD的方法吧。
创建字符串

话不多说,先来展示一下创建字符串的各种方法。
  1. fn main() {    let string: String = String::new();    let string: String = String::from("hello rust");    let string: String = String::with_capacity(10);    let str: &'static str = "Jackey";    let string: String = str.to_owned();    let string: String = str.to_string();}
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我们比较常用的是前两种,下面介绍一下后面几个方法。with_capacity()是创建一个空字符串,参数表示在堆中分配的字节数。to_owned和to_string是演示了如何把&str类型转换成String类型。
修改字符串

Rust修改字符串的常用方法也有很多,例如在字符串后追加,连接两个字符串,更新字符串等。下面这段代码就展示了一些修改字符串的方法。
  1. fn main() {    let mut hello = String::from("Hello, ");    hello.push('J');    // 追加单个字符    hello.push_str("ackey! ");    //追加字符串    println!("push: {}", hello);    hello.extend(['M', 'y', ' '].iter());   //追加多个字符,参数为迭代器    hello.extend("name".chars());    println!("extend: {}", hello);    hello.insert(0, 'h');   //类似于push,可以指定插入的位置    hello.insert(1, 'a');    hello.insert(2, '!');    hello.insert_str(0, "Haha");    println!("insert: {}", hello);    let left = "Hello, ".to_string();    let right = "World".to_string();    let result = left + &right;    println!("+: {}", result);   //使用+连接字符串时,第二个必须为引用    let mut message = "rust".to_string();   //使用+=连接字符串时,字符串必须定义为可变    message += "!";    println!("+=: {}", message);    let s = String::from("foobar");    let s: String = s        .chars()        .enumerate()        .map(|(_i, c)| {c.to_uppercase().to_string()})        .collect();    println!("update chars: {}", s);      let s1 = String::from("hello");    let s2 = String::from("rust");    let s3 = format!("{}-{}", s1, s2);    println!("format: {}", s3);}
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我们对上面的代码做一些补充的解释。
push和insert类似,带有_str的方法接收的参数是字符串,否则只能接收单个字符。insert可以指定插入的位置,而push只能在字符串末尾插入。
使用「+」连接字符串时,第一个参数是String类型,第二个则需要是引用类型&str。这类似于我们调用一个add方法,它的定义是这样的:
  1. fn add(self, s: &str) -> String {
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所以,第一个参数的ownership转移到了函数中,又通过返回结果传递出来。也就是说,在使用了+操作符之后,left已经没有ownership了。
字符串查找

在Rust中,字符串是不能根据位置来获取到指定字符的。也就是下面这段代码是编译不过的。
  1. let s1 = String::from("hello");let h = s1[0];
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因为,Rust会认为这个0是指第一个字节,而Rust字符串中的字符可能占有多个字节(还记得前面我让你用中文字符实验代码吗?)所以,如果你单纯的想要获取一个字节,编译器不知道你是真的想要获取字节对应的数值,还是要获取那个字符。
我们在处理字符串时通常有以下方法:
  1. fn main() {    let hello = "Здравствуйте";    let s = &hello[0..4];    println!("{}", s);    let chars = hello.chars();    for c in chars {        println!("{}", c);    }    let bytes = hello.bytes();    for byte in bytes {        println!("{}", byte);    }    let get = hello.get(0..1);    let mut s = String::from("hello");    let get_mut = s.get_mut(3..5);    let message = String::from("hello-world");    let (left, right) = message.split_at(6);    println!("left: {}, right: {}", left, right);}
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通常是使用字符切片,也可以使用chars方法获取到Chars迭代器,然后可以对每个字符进行单独处理。此外,使用get或get_mut方法也可以接收索引范围,返回指定的字符串切片。返回结果是Option类型,这是因为如果指定的索引返回不能返回完整字符,那么Rust就会返回None。这里也可以使用is_char_boundary方法来判断一个位置是否是非法边界。
最后,也可以使用split_at或split_at_mut方法来分割字符串。这要求分割的位置正好是字符边界位置,如果不是,程序就会崩溃。
删除字符串

Rust的标准库提供了一些删除字符串的方法,我们来演示一些:
  1. fn main() {    let mut hello = String::from("hello");    hello.remove(3);    println!("remove: {}", hello);    hello.pop();    println!("pop: {}", hello);    hello.truncate(1);    println!("truncate: {}", hello);    hello.clear();    println!("clear: {}", hello);}
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结果如图:

remove方法用来删除字符串中的某个字符,其接收的参数是字符的起始位置,如果是不是某个字符的起始位置,会导致程序崩溃。
pop方法会弹出字符串末尾的字符,truncate方法是截取指定长度字符串,而clear方法则是用来清空字符串。
至此,关于Rust中的字符串的基本概念和CRUD我们都已经介绍完了,接下来我们再来看另一种集合类型Vector。
Vector

Vector是用来存储相同数据类型的多个数据一种数据类型。它的关键字是Vec。下面我们一起来看看向量的CRUD吧。
创建向量
  1. fn main() {    let v1: Vec = Vec::new();    let v2 = vec![1, 2, 3];}
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上面这段代码演示了创建一个向量的两种方式,第一种是使用new函数来创建一个空的向量,由于没有添加元素,所以要显式的指定存储元素的类型。第二种是创建一个有初始值的向量集合,我们直接使用vec!宏,然后指定初始值即可,不需要指定向量中元素的数据类型,因为编译器可以自己推断出来。
更新向量
  1. fn main() {    let mut v = Vec::new();    v.push(1);    v.push(2);}
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创建一个空的向量之后,如果我们想要增加元素,就可以直接使用push方法,向末尾追加元素。
删除向量
  1. fn main() {    let mut v = Vec::new();    v.push(1);    v.push(2);    v.push(3);    v.pop();    for i in &v {        println!("{}", i);    }}
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删除单个元素可以使用pop方法,而要删除整个向量,只能像其他结构体一样,到其ownership失效。
读取向量元素
  1. fn main() {    let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];    let third: &i32 = &v[2];    println!("The third element is {}", third);    match v.get(2) {        Some(third) => println!("The third element is {}", third),        None => println!("There is no third element."),    }    let v = vec![100, 32, 57];    for i in &v {        println!("{}", i);    }}
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当你需要读取单个指定元素时,有两种方法可以用,一种是使用[],另一种是使用get方法。两种方法的区别是:第一种返回的是元素的类型,而get返回的是Option类型。如果你指定的位置越界了,那么使用第一种方法程序会直接崩溃,而使用第二种方法则会返回None。
此外,还可以通过遍历向量的形式来读取元素。如果想要存储不同类型的数据,我们可以借助枚举类型。
  1. fn main() {    enum SpreadsheetCell {        Int(i32),        Float(f64),        Text(String),    }    let row = vec![        SpreadsheetCell::Int(3),        SpreadsheetCell::Text(String::from("blue")),        SpreadsheetCell::Float(10.12),    ];}
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HashMap

HashMap存储了KV结构的数据,各个Key必须是同一种类型,各个Value必须是同一种类型。由于HashMap是三种集合类型中使用最少的,所以在使用之前,需要手动引入进来
  1. use std::collections::HashMap;
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创建HashMap

首先我们来了解一下如何创建一个新的Hash Map并增加元素。
  1. use std::collections::HashMap;fn main() {    let field_name = String::from("Favorite color");    let field_value = String::from("Blue");    let mut map = HashMap::new();    map.insert(field_name, field_value);}
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注意,在使用insert方法时,field_name和field_value都会失去所有权。那如何再使用它们呢?我们只能从Hash Map中再拿出来。
访问Hash Map的数据
  1. use std::collections::HashMap;fn main() {    let field_name = String::from("Favorite color");    let field_value = String::from("Blue");    let mut map = HashMap::new();    map.insert(field_name, field_value);    let favorite = String::from("Favorite color");    let color = map.get(&favorite);    match color {        Some(x) => println!("{}", x),        None => println!("None"),    }}
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可以看到,我们使用get可以获取到指定Key的值,get方法返回的是Option类型,如果没有指定的Value,则会返回None。此外,也可以使用for循环来遍历Hash Map。
  1. use std::collections::HashMap;fn main() {    let mut scores = HashMap::new();    scores.insert(String::from("Blue"), 10);    scores.insert(String::from("Yellow"), 50);    for (key, value) in &scores {        println!("{}: {}", key, value);    }}
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更新Hash Map

当我们向同一个Key insert值时,旧的值就会被覆盖。如果只想要在Key不存在时插入,则可以使用entry。
  1. use std::collections::HashMap;fn main() {    let mut scores = HashMap::new();    scores.insert(String::from("Blue"), 10);    scores.entry(String::from("Yellow")).or_insert(50);    scores.entry(String::from("Blue")).or_insert(50);    println!("{:?}", scores);}
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总结

今天带大家一起挖了三个坑,string,vector和hash map,分别介绍了每种数据类型的CRUD。对string的介绍占了比较大的篇幅,因为它是最常用的数据类型之一。当然这部分的相关知识还有很多,欢迎大家和我一起学习交流。

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