物件導向程式設計 (OOP, object-oriented programming) 是一種程式設計的模式 (paradigm)。由於物件導向是近代軟體開發的主流方法，許多程式語言從語法機制可直接支援，即使像是 C 這種視為非物件導向的語言，也可以用其他語法機制達到類似的效果。 本章會先介紹一般性的物件導向的概念，再介紹如何以 Rust 實作。
物件導向概論
很多語言都直接在語法機制中支援物件導向，然而，每個語言支援的物件導向特性略有不同，像 C++ 的物件系統相當完整，而 Perl 的原生物件系統則相對原始。物件導向在理論上是和語言無關的程式設計模式，但在實務上卻受到語言特性的影響。學習物件導向時，除了學習在某個特定語言下的實作方式外，更應該學習其抽象層次的思維，有時候，暫時放下實作細節，從更高的視角看物件及物件間訊息的流動，對於學習物件導向有相當的幫助。
物件導向是一種將程式碼以更高的層次組織起來的方法。大部分的物件導向以類別 (class) 為基礎，透過類別可產生實際的物件 (object) 或實體 (instance) ，類別和物件就像是餅乾模子和餅乾的關係，透過同一個模子可以產生很多片餅乾。物件擁有屬性 (field) 和方法 (method)，屬性是其內在狀態，而方法是其外在行為。透過物件，狀態和方法是連動的，比起傳統的程序式程式設計，更容易組織程式碼。
許多物件導向語言支援封裝 (encapsulation)，透過封裝，程式設計者可以決定物件的那些部分要對外公開，那些部分僅由內部使用，封裝不僅限於靜態的資料，決定物件應該對外公開的行為也是封裝。當多個物件間互動時，封裝可使得程式碼容易維護，反之，過度暴露物件的內在屬性和細部行為會使得程式碼相互糾結，難以除錯。
物件間可以透過組合 (composition) 再利用程式碼。物件的屬性不一定要是基本型別，也可以是其他物件。組合是透過有... (has-a) 關係建立物件間的關連。例如，汽車物件有引擎物件，而引擎物件本身又有許多的狀態和行為。繼承 (inheritance) 是另一個再利用程式碼的方式，透過繼承，子類別 (child class) 可以再利用父類別 (parent class) 的狀態和行為。繼承是透過是... (is-a) 關係建立物件間的關連。例如，研究生物件是學生物件的特例。然而，過度濫用繼承，容易使程式碼間高度相依，造成程式難以維護。可參考組合勝過繼承 (composition over inheritance) 這個指導原則來設計自己的專案。
透過多型 (polymorphism) 使用物件，不需要在意物件的實作，只需依照其公開介面使用即可。例如，我們想用汽車物件執行開車這項行為，不論使用 Honda 汽車物件或是 Ford 汽車物件，都可以執行開車這項行為，而不需在意不同汽車物件間的實作差異。多型有許多種形式，如：
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特定多態 (ad hoc polymorphism)：
- 函數重載 (functional overloading)：同名而不同參數型別的方法 (method)
- 運算子重載 (operator overloading) ： 對不同型別的物件使用相同運算子 (operator)
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泛型 (generics)：對不同型別使用相同實作
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子類型 (Subtyping)：不同子類別共享相同的公開介面，不同語言有不同的繼承機制
以物件導向實作程式，需要從宏觀的角度來思考，不僅要設計單一物件的公開行為，還有物件間如何互動，以達到良好且易於維護的程式碼結構。除了閱讀本書或其他程式設計的書籍以學習如何實作物件外，可閱讀關於 物件導向分析及設計 (object-oriented analysis and design) 或是設計模式 (design pattern) 的書籍，以增進對物件導向的了解。
類別
在 Rust，以 struct 或 enum 定義可實體化的類別，同時，也定義出一個新的型別。見下例：
然而，只有屬性而沒有方法的類別不太實用，下文會介紹方法。另外，對於不可實體化的抽象類別，使用 trait 來達成；trait 在物件導向及泛型中都相當重要，我們會於後續相關章節中展示其使用方式。
方法
公開方法和私有方法
方法是類別或物件可執行的動作，公開方法 (public method) 可由物件外存取，而私有方法 (private method) 則僅能由物件內存取。以下為實例：
在本程式中，我們用 mod 建立一個非公開的程式區塊，在其中的程式碼，除非用 pub 明確指定該部分的存取為公開的，否則，一律視為私有的，這是 Rust 在安全性上的設計。
實作方法時，用 impl 區塊包住要實作的方法，在 impl 中，若該方法和某個物件相關，第一個參數要加上 & self 或是 &mut self，視可變性而定。對沒有物件導向經驗的讀者來說，self 是一個令人混淆的概念；基本上，self 是一個特殊的變數，代稱物件，將方法加上 self 這個參數，代表該方法和某個物件相關。以本程式來說，self.drive() 代表這個物件呼叫了 drive 方法。對應到主程式中，self 代換為 car 這個實際的物件實體。簡單的原則在於類別是物件的設計圖，而非物件。
在本程式中，對主程式來說，drive 方法是不存在的，如果把 car.run() 改為 car.drive() 則會引發以下錯誤：
由此可知，主程式的確無法存取 drive 方法。
Getters 和 Setters
在先前 Point 的實作，我們直接存取物件的資料，在物件導向中，這不是好的方法。比較好的方法，是將屬性私有化，而用公開方法存取。我們現在建立 Point 類別，這個類別代表 2D 上的點。首先，定義此類別及其屬性：
實作建構子 (constructor) 的部分，建構子是一個特別的函式，用來初始化物件：
new 用來實體化 Point 類別。在物件導向的術語中，稱此特殊方法為建構子；在 Rust，new 只是普通的方法，將 new 改為別的名稱也行，讀者可以將以上程式的 new 改為 create 或別的名稱看看，程式仍能正常運作。不過，一般還是會把實體化物件的方法稱為 new，這是約定俗成的用法。
在我們的建構子中，我們沒有直接將資料指派到物件屬性，而另外用 setter 來指派；雖然在本例中，我們的 setter 沒有特別的行為，但日後我們需要對資料進行篩選或轉換時，只要修改 setter 方法即可，其他部分的程式碼則不受影響。在撰寫物件導向程式時，我們會儘量將修改的幅度降到最小。
接著，實作 getters：
最後，從外部程式使用此類別：
由於本程式將物件屬性和 setter 皆設為私有，對外部程式來說，物件建立後不可修改。在撰寫物件時，除了必要的方法外，儘量不要公開物件的其他部分，將公開行為變為私有的，可能會導致程式無法順利執行，應盡量避免。
帶有方法的 enum
使用 enum 也可以建立具有行為的類別。在以下實例中，我們建立 color model 類別。首先，宣告 Color 類別：
在本例中，我們宣告了 RGB (Red-Green-Blue)、CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Black)、HSL (Hue-Saturation-Lightness) 三種 color model，若有需要，也可以宣告其他的 color model。同一個 Color 物件，在同一時間內只會儲存其中一種 color model，不同 color model 間有公式可以轉換，使用 enum 會比使用數個獨立的 struct 來得適合。
實作 RGB model 的建構子，由於 RGB model 是三個 8 位元非負整數來表示顏色的值，故用 u8 來儲存：
實作 CMYK model 的建構子，由於 CMYK 的值為小於等於一百的百分比，我們額外建立一個私有類別方法來檢查值的正確性：
實作 HSL model 的建構子，在這裡，我們用整數儲存角度，其值為 [0, 360) 的區間。：
實作 RGB color model 的 getter，若物件內部儲存的 color model 是不同類型，則依公式來轉換：
最後，從外部程式呼叫：
在本例中，由 HSL 轉至 RGB 的公式較複雜，這裡不詳細講解，有興趣的讀者可自行查詢電腦圖學相關資料。
解構子
若要實作 Rust 類別的解構子 (destructor)，實作 Drop trait 即可。由於 Rust 會自動管理資源，純 Rust 實作的類別通常不需要實作解構子，但有時仍需要實作 Drop trait，像是用到 C 語言函式配置記憶體，則需明確於解構子中釋放記憶體。本書將於後續章節展示 Drop trait 的實作。
多型
Rust 使用 trait 來實作多型；透過 trait，Rust 程式可像動態語言般使用不同類別。我們用一個實際的範例來說明。
首先，用 trait 設立共有的公開方法：
接著，建立三個不同的汽車類別，這三個類別各自實作 Drive trait：
最後，透過多型的機制由外部程式呼叫這三個類別：
在本例中，Toyota、Honda 和 Ford 三個類別實質上是各自獨立的，透過 Drive trait，達成多型的效果，從外部程式的角度來說，這三個物件視為同一個型別，擁有相同的行為。由於 trait 無法直接實體化，必需藉助 Box<T> 等容器才能將其實體化，Box<T> 會從堆積 (heap) 配置記憶體，並且不需要解參考，相當於 C/C++ 的 smart pointer。
組合勝於繼承
Rust 的 struct 和 enum 無法繼承，而 trait 可以繼承，而且 trait 支援多重繼承 (multiple inheritance) 的機制；trait 可提供介面和實作，但本身無法實體化，反之，struct 和 enum 可以實體化。Rust 用這樣的機制避開 C++ 的菱型繼承 (diamond inheritance) 問題，類似 Java 的 interface 的味道。
組合就是將某個類別內嵌在另一個類別中，變成另一個類別的屬性，然後再透過多型提供相同的公開介面，外部程式會覺得好像類別有繼承一般。
假設我們要設計一個 RPG 遊戲，有兩個類別，分別是 Creature 和 Character，而這兩者都可設定行動優先順序。首先，決定公開界面，為了簡化問題，這裡僅實作優先權的 getter/setter：
接著，實作 Creature 類別：
接著，實作 Character 類別，在這裡，我們透過組合的機制將 Creature 類別變成 Character 類別的一部分：
`1 最後，從外部程式呼叫這兩個類別：
在本例中，Creature 是 Character 的屬性，但從外部程式看來，無法區分兩者是透過繼承還是組合得到相同的行為。在 Rust 和 Go 這兩個新興語言中，不約而同拿掉繼承的機制，改用組合搭配多型達到類似的效果，這樣的設計，是語言的進步還是語言的缺陷，就留給各位讀者自行思考。
前文提到 struct 無法繼承，而 trait 可以繼承。以下展示一個繼承 trait 的實例。首先，定義 Color 和 Sharp trait，接著由 Item trait 繼承前兩個 trait：
實作 Orange 類別，該類別實作 Color trait：
實作 Ball 類別，該類別實作 Shape trait：
實作 Basketball 類別，該類別透過多型機制置入 Color 和 Shape 兩種類別：
最後，透過外部程式呼叫 Basketball 類別：
在本程式中，Item 繼承了 Color 和 Shape 的方法，再加上自身的方法，共有三個方法。在實作 Basketball 物件時，則需要同時實作三者的方法；在我們的實作中， color 和 shape 這兩個屬性實際上是物件，由這些內部物件提供相關方法，但由外部程式看起來像是靜態的屬性，這裡利用到物件導向的封裝及組合，但外部程式不需擔心內部的實作，展現物件導向的優點。
在撰寫物件導向程式時，可將 trait 視為沒有內建狀態的抽象類別。然而，trait 類別本身不能實體化，要使用 Box
方法重載
方法重載指的是相同名稱的方法，但參數不同。Rust 不支援方法重載，如果有需要的話，可以用泛型結合抽象類別來模擬，可見泛型章節中的範例。
運算子重載
Rust 的運算子重載利用了內建 trait 來完成。每個 Rust 的運算子，都有相對應的 trait，在實作新類別時，只要實作某個運算子對應的 trait，就可以直接使用該運算子。運算子重載並非物件導向必備的功能，像是 Java 和 Go 就沒有提供運算子重載的機制。善用運算子重載，可減少使用者記憶公開方法的負擔，但若運算子重載遭到濫用，則會產生令人困惑的程式碼。
在本範例中，我們實作有理數 (rational number) 及其運算，為了簡化範例，本例僅實作加法。首先，宣告有理數型別，一併呼叫要實作的 trait：
實作其建構子，在內部，我們會求其最大公約數後將其約分：
實作加法運算，在這裡，實作 Add trait，之後就可以直接用 + 運算子來計算：
我們額外實作 Display trait，方便我們之後可以直接從終端機印出有理數：
最後，從外部程式呼叫此有理數物件。由於我們實作了相關的 trait，使用起來很類似基礎型別：
如果我們繼續將這個範例發展下去，就可以實作有理數的運算系統，不過，這只是展示運算子重載的範例，我們就把實作有理數的任務留給有興趣的讀者。在本例中，我們實作了兩個 trait，Rust 自動幫我們實作兩個 trait，使得外部程式使用起來相當接近操作內建形別的過程，體現運算子重載的優點。