You can not select more than 25 topics Topics must start with a letter or number, can include dashes ('-') and can be up to 35 characters long.

208 lines
9.1 KiB

# 动态数组Vector
动态数组类型用`Vec<T>`表示,事实上,在之前的章节,它的身影多次出现,我们一直没有细讲,只是简单的把它当作数组处理。
动态数组允许你存储多个值,这些值在内存中一个紧挨着另一个排列,因此访问其中某个元素的成本非常低。动态数组只能存储相同类型的元素,如果你想存储不同类型的元素,可以使用之前讲过的枚举类型或者特征对象.
总之,当我们想拥有一个列表,里面都是相同类型的数据时,动态数组将会非常有用。
## 创建动态数组
在Rust中有多种方式可以创建动态数组。
#### Vec::new
使用`Vec::new`创建动态数组是最rusty的方式它调用了`Vec`中的`new`关联函数:
```rust
let v: Vec<i32> = Vec::new();
```
这里, `v`被显式地声明了类型`Vec<i32>`这是因为Rust编译器无法从`Vec::new()`中得到任何关于类型的暗示信息,因此也无法推导出`v`的具体类型,但是当你向里面增加一个元素后,一切又不同了:
```rust
let mut v = Vec::new();
v.push(1);
```
此时,`v`就无需手动声明类型,因为编译器通过`v.push(1)`,推测出`v`中的元素类型是`i32`,因此推导出`v`的类型是`Vec<id3>`.
#### vec![]
还可以使用宏`vec!`来创建数组,与`Vec::new`有所不同,前者能在创建同时给予初始化值:
```rust
let v = vec![1, 2, 3];
```
同样,此处的`v`也无需标注类型,编译器只需检查它内部的元素即可自动推导出`v`的类型是`Vec<i32>`(Rust中整数默认类型是i32在[数值类型](../base-type/numbers.md#整数类型)中有详细介绍)。
## 更新Vector
向数组尾部添加元素,可以使用`push`方法:
```rust
let mut v = Vec::new();
v.push(1);
```
与其它类型一样,必须将`v`声明为`mut`后,才能进行修改,.
## Vector与其元素共存亡
跟结构体一样,`Vector`类型在超出作用域范围后,会被自动删除:
```rust
{
let v = vec![1, 2, 3];
// ...
} // <- v
```
当`Vector`被删除后,它内部存储的所有内容也会随之被删除。目前来看,这种解决方案简单直白,但是当`vector`中的元素被引用后,事情可能会没那么简单。
## 从Vector中读取元素
读取指定位置的元素有两种方式可选: 通过下标索引访问或者使用`get`方法:
```rust
let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];
let third: &i32 = &v[2];
println!("第三个元素是 {}", third);
match v.get(2) {
Some(third) => println!("第三个元素是 {}", third),
None => println!("去你的第三个元素,根本没有!"),
}
```
和其它语言一样,集合类型的索引下标都是从`0`开始,`&v[2]`表示借用`v`中的第三个元素,最终会获得该元素的引用。而`v.get(2)`也是访问第三个元素,但是有所不同的是,它返回了`Option<&T>`,因此还需要额外的`match`来匹配解构出具体的值。
#### 下标索引与`.get`的区别
这两种方式都能成功的读取到指定的数组元素,既然如此为什么会存在两种方法?何况`.get`还会增加使用复杂度,让我们通过示例说明:
```rust
let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];
let does_not_exist = &v[100];
let does_not_exist = v.get(100);
```
运行以上代码,`&v[100]`的访问方式会导致程序无情报错退出,因为发生了数组越界访问。 但是`v.get`就不会,它在内部做了处理,有值的时候返回`Some(T)`,无值的时候返回`None`,因此`v.get`的使用方式非常安全。
既然如此,为何不统一使用`v.get`的形式因为实在是有些啰嗦Rust语言的设计者和使用者在审美这方面还是相当统一的简洁即正义何况性能上也会有轻微的损耗。
既然有两个选择,肯定就有如何选择的问题,答案很简单,当你确保索引不会越界的时候,就用索引访问,否则用`.get`。例如,访问第几个数组元素并不取决于我们,而是取决于用户的输入时,用`.get`会非常适合,天知道那些可爱的用户会输入一个什么样的数字进来!
##### 同时借用多个数组元素
既然涉及到借用数组元素,那么很可能会遇到同时借用多个数组元素的情况,还记得在[所有权和借用](../ownership/borrowing.md#借用规则总结)章节咱们讲过的借用规则嘛?如果记得,就来看看下面的代码:)
```rust
let mut v = vec![1, 2, 3, 4, 5];
let first = &v[0];
v.push(6);
println!("The first element is: {}", first);
```
先不运行,来推断下结果,首先`first = &v[0]`进行了不可变借用,`v.push`进行了可变借用,如果`first`在`v.push`之后不再使用,那么该段代码可以成功编译(原因见[引用的作用域](../ownership/borrowing.md#可变引用与不可变引用不能同时存在)).
可是上面的代码中,`first`这个不可变借用在可变借用`v.push`后被使用了,那么妥妥的,编译器就会报错:
```console
$ cargo run
Compiling collections v0.1.0 (file:///projects/collections)
error[E0502]: cannot borrow `v` as mutable because it is also borrowed as immutable 无法对v进行可变借用因此之前已经进行了不可变借用
--> src/main.rs:6:5
|
4 | let first = &v[0];
| - immutable borrow occurs here // 不可变借用发生在此处
5 |
6 | v.push(6);
| ^^^^^^^^^ mutable borrow occurs here // 可变借用发生在此处
7 |
8 | println!("The first element is: {}", first);
| ----- immutable borrow later used here // 不可变借用在这里被使用
For more information about this error, try `rustc --explain E0502`.
error: could not compile `collections` due to previous error
```
其实,按理来说,这两个引用不应该互相影响的:一个是查询元素,一个是在数组尾部插入元素,完全不相干的操作,为何编译器要这么严格呢?
原因在于数组的大小是可变的当老数组的大小不够用时Rust会重新分配一块更大的内存空间然后把老数组拷贝过来。这种情况下之前的引用显然会指向一块无效的内存这非常rusty - 对用户进行严格的教育。
其实想想,**在长大之后,我们感激人生路上遇到过的严师益友,正是因为他们,我们才在正确的道路上不断前行,虽然在那个时候,并不能理解他们**而Rust就如那个良师益友它不断的在纠正我们不好的编程习惯直到某一天你发现自己能写出一次性通过的漂亮代码时就能明白它的良苦用心。
> 若读者想要更深入的了解`Vec<T>`,可以看看[Rustonomicon],其中从零手撸一个动态数组,非常适合深入学习
## 迭代遍历Vector中的元素
如果想要依次访问数组中的元素,可以使用迭代的方式去遍历数组,这种方式比用下标的方式去遍历数组更安全也更高效(每次下标访问都会触发数组边界检查):
```rust
let v = vec![1, 2, 3];
for i in &v {
println!("{}", i);
}
```
也可以在迭代过程中,修改`Vector`中的元素:
```rust
let mut v = vec![1, 2, 3];
for i in &mut v {
*i += 10
}
```
## 存储不同类型的元素
在本节开头,有讲到数组的元素必需类型相同,但是也提到了解决方案: 那就是通过使用枚举类型和特征对象来实现不同类型元素的存储。先来看看通过枚举如何实现:
```rust
#[derive(Debug)]
enum IpAddr {
V4(String),
V6(String)
}
fn main() {
let v = vec![
IpAddr::V4("127.0.0.1".to_string()),
IpAddr::V6("::1".to_string())
];
for ip in v {
show_addr(ip)
}
}
fn show_addr(ip: IpAddr) {
println!("{:?}",ip);
}
```
数组`v`中存储了两种不同的`ip`地址,但是这两种都属于`IpAddr`枚举类型的成员,因此可以存储在数组中。
再来看看特征对象的实现:
```rust
trait IpAddr {
fn display(&self);
}
struct V4(String);
impl IpAddr for V4 {
fn display(&self) {
println!("ipv4: {:?}",self.0)
}
}
struct V6(String);
impl IpAddr for V6 {
fn display(&self) {
println!("ipv6: {:?}",self.0)
}
}
fn main() {
let v: Vec<Box<dyn IpAddr>> = vec![
Box::new(V4("127.0.0.1".to_string())),
Box::new(V6("127.0.0.1".to_string())),
];
for ip in v {
ip.display();
}
}
```
比枚举实现要稍微复杂一些,我们为`V4`和`V6`都实现了特征`IpAddr`,然后将它俩的实例用`Box::new`包裹后,存在了数组`v`中,需要注意的是,这里必需手动的指定类型:`Vec<Box<dyn IpAddr>>`,表示数组`v`存储的是特征`IpAddr`的对象,这样就实现了在数组中存储不同的类型.
在实际使用场景中,特征对象数组要比枚举数组常见很多,主要原因在于[特征对象非常灵活](../trait/trait-object.md),而编译器对枚举的限制较多,且无法动态增加类型。
最后,如果你想要了解`Vector`更多的用法,请参见本书的标准库解析章节:[`Vector`常用方法](../../std/vector.md)