[Rust] 程式設計教學：結構 (Struct)

前言

結構 (struct) 是複合型別，其中可包含基礎型別或是其他複合型別。透過結構，程式設計者可以用有效率的方式組織資料。

假設沒有結構，而我們要表示平面上的點，就必需要用兩個變數，如以下 Rust 虛擬碼：

let x1 = 3.0;
let y1 = 4.0;

如果有第二個點，就要再用兩個變數，如下：

let x1 = 3.0;
let y1 = 4.0;

let x2 = 5.0;
let y2 = 5.0;

讀者可以想像，如果我們要用這樣的方式撰寫程式，程式的可維護性將會是一大問題。若現在我們要表示在三度空間的點或是高維度的向量，這樣的方式在實務上變得不可行。

或許有讀者想到，可以用容器來儲存資料，但容器有其限制：(1) 有些容器只能儲存同類型的資料，(2) 容器無法建立新的型別，(3) 容器無法和函式結合成物件。

建立結構

Rust 的結構有三種：

• C 風格結構
• 元組結構 (tuple struct)
• 單元結構 (unit struct)

其中第一種最常用。以下範例建立一個 C 風格結構：

// For abs function
use std::f64;

struct Point {
    x: f64,
    y: f64,
}

fn main() {
    let p = Point{ x: 3.0, y: 4.0 };

    assert!(f64::abs(p.x - 3.0) < 1e-10);
    assert!(f64::abs(p.y - 4.0) < 1e-10);
}

如果希望結構的欄位是可變的，同樣需明確指明：

use std::f64;

struct Point {
    x: f64,
    y: f64,
}

fn main() {
    let mut p = Point{ x: 0.0, y: 0.0 };

    // Assign value to the field of struct Point
    p.x = 5.0;

    assert!(f64::abs(p.x - 5.0) < 1e-10);
}

C 風格結構的欄位有名稱，而元組結構則無。實例如下：

use std::f64;

struct Point(f64, f64);

fn main() {
    let p = Point(3.0, 4.0);

    assert!(f64::abs(p.0 - 3.0) < 1e-10);
    assert!(f64::abs(p.1 - 4.0) < 1e-10);
}

但是，使用元組結構需記憶欄位順序，在實務上不若 C 風格結構實用。

而單元結構沒有欄位。實例如下：

struct Nil {}

fn main() {
    let nil = Nil{};
}

單元結構本身較少使用。有時會搭配泛型程式設計來使用。

結合資料和行為

結構除了用來組織資料外，很大一部分在於可以利用物件導向的機制，建立自己的型別系統。物件的其中一個觀點，就是 物件等於資料加上行為。物件導向是較進階的主題，本教程後續章節會再說明。