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<!DOCTYPE HTML>
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<html lang="en" class="light sidebar-visible" dir="ltr">
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<head>
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<!-- Book generated using mdBook -->
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<meta charset="UTF-8">
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<title>面向对象语言的特点 - Rust 程序设计语言 简体中文版</title>
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<!-- Custom HTML head -->
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<meta name="description" content="">
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<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
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<meta name="theme-color" content="#ffffff">
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<link rel="icon" href="favicon.svg">
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<link rel="shortcut icon" href="favicon.png">
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<link rel="stylesheet" href="css/variables.css">
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<link rel="stylesheet" href="css/general.css">
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<link rel="stylesheet" href="css/chrome.css">
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<link rel="stylesheet" href="css/print.css" media="print">
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<!-- Fonts -->
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<link rel="stylesheet" href="FontAwesome/css/font-awesome.css">
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<link rel="stylesheet" href="fonts/fonts.css">
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<!-- Highlight.js Stylesheets -->
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<link rel="stylesheet" id="highlight-css" href="highlight.css">
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<link rel="stylesheet" id="tomorrow-night-css" href="tomorrow-night.css">
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<link rel="stylesheet" id="ayu-highlight-css" href="ayu-highlight.css">
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<!-- Custom theme stylesheets -->
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<link rel="stylesheet" href="ferris.css">
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<link rel="stylesheet" href="theme/2018-edition.css">
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<link rel="stylesheet" href="theme/semantic-notes.css">
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<link rel="stylesheet" href="theme/listing.css">
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<!-- Provide site root to javascript -->
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<script>
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var path_to_root = "";
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var default_theme = window.matchMedia("(prefers-color-scheme: dark)").matches ? "navy" : "light";
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</script>
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<!-- Start loading toc.js asap -->
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<script src="toc.js"></script>
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</head>
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<body>
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<div id="body-container">
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<!-- Work around some values being stored in localStorage wrapped in quotes -->
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<script>
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try {
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var theme = localStorage.getItem('mdbook-theme');
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var sidebar = localStorage.getItem('mdbook-sidebar');
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if (theme.startsWith('"') && theme.endsWith('"')) {
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localStorage.setItem('mdbook-theme', theme.slice(1, theme.length - 1));
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}
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if (sidebar.startsWith('"') && sidebar.endsWith('"')) {
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localStorage.setItem('mdbook-sidebar', sidebar.slice(1, sidebar.length - 1));
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}
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} catch (e) { }
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</script>
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<!-- Set the theme before any content is loaded, prevents flash -->
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<script>
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var theme;
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try { theme = localStorage.getItem('mdbook-theme'); } catch(e) { }
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if (theme === null || theme === undefined) { theme = default_theme; }
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const html = document.documentElement;
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html.classList.remove('light')
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html.classList.add(theme);
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html.classList.add("js");
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</script>
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<input type="checkbox" id="sidebar-toggle-anchor" class="hidden">
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<!-- Hide / unhide sidebar before it is displayed -->
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<script>
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var sidebar = null;
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var sidebar_toggle = document.getElementById("sidebar-toggle-anchor");
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if (document.body.clientWidth >= 1080) {
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try { sidebar = localStorage.getItem('mdbook-sidebar'); } catch(e) { }
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sidebar = sidebar || 'visible';
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} else {
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sidebar = 'hidden';
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}
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sidebar_toggle.checked = sidebar === 'visible';
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html.classList.remove('sidebar-visible');
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html.classList.add("sidebar-" + sidebar);
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</script>
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<nav id="sidebar" class="sidebar" aria-label="Table of contents">
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<!-- populated by js -->
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<mdbook-sidebar-scrollbox class="sidebar-scrollbox"></mdbook-sidebar-scrollbox>
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<noscript>
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<iframe class="sidebar-iframe-outer" src="toc.html"></iframe>
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</noscript>
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<div id="sidebar-resize-handle" class="sidebar-resize-handle">
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<div class="sidebar-resize-indicator"></div>
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</div>
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</nav>
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<div id="page-wrapper" class="page-wrapper">
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<div class="page">
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<div id="menu-bar-hover-placeholder"></div>
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<div id="menu-bar" class="menu-bar sticky">
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<div class="left-buttons">
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<label id="sidebar-toggle" class="icon-button" for="sidebar-toggle-anchor" title="Toggle Table of Contents" aria-label="Toggle Table of Contents" aria-controls="sidebar">
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<i class="fa fa-bars"></i>
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</label>
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<button id="theme-toggle" class="icon-button" type="button" title="Change theme" aria-label="Change theme" aria-haspopup="true" aria-expanded="false" aria-controls="theme-list">
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<i class="fa fa-paint-brush"></i>
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</button>
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<ul id="theme-list" class="theme-popup" aria-label="Themes" role="menu">
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<li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="light">Light</button></li>
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<li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="rust">Rust</button></li>
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<li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="coal">Coal</button></li>
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<li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="navy">Navy</button></li>
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<li role="none"><button role="menuitem" class="theme" id="ayu">Ayu</button></li>
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</ul>
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<button id="search-toggle" class="icon-button" type="button" title="Search. (Shortkey: s)" aria-label="Toggle Searchbar" aria-expanded="false" aria-keyshortcuts="S" aria-controls="searchbar">
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<i class="fa fa-search"></i>
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</button>
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</div>
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<h1 class="menu-title">Rust 程序设计语言 简体中文版</h1>
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<div class="right-buttons">
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<a href="print.html" title="Print this book" aria-label="Print this book">
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<i id="print-button" class="fa fa-print"></i>
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</a>
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<a href="https://github.com/KaiserY/trpl-zh-cn/tree/main" title="Git repository" aria-label="Git repository">
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<i id="git-repository-button" class="fa fa-github"></i>
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</a>
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<a href="https://github.com/KaiserY/trpl-zh-cn/edit/main/src/ch18-01-what-is-oo.md" title="Suggest an edit" aria-label="Suggest an edit">
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<i id="git-edit-button" class="fa fa-edit"></i>
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</a>
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</div>
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</div>
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<div id="search-wrapper" class="hidden">
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<form id="searchbar-outer" class="searchbar-outer">
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<input type="search" id="searchbar" name="searchbar" placeholder="Search this book ..." aria-controls="searchresults-outer" aria-describedby="searchresults-header">
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|
</form>
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<div id="searchresults-outer" class="searchresults-outer hidden">
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<div id="searchresults-header" class="searchresults-header"></div>
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<ul id="searchresults">
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</ul>
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</div>
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</div>
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<!-- Apply ARIA attributes after the sidebar and the sidebar toggle button are added to the DOM -->
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<script>
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document.getElementById('sidebar-toggle').setAttribute('aria-expanded', sidebar === 'visible');
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document.getElementById('sidebar').setAttribute('aria-hidden', sidebar !== 'visible');
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Array.from(document.querySelectorAll('#sidebar a')).forEach(function(link) {
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link.setAttribute('tabIndex', sidebar === 'visible' ? 0 : -1);
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});
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</script>
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<div id="content" class="content">
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<main>
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<h2 id="面向对象语言的特征"><a class="header" href="#面向对象语言的特征">面向对象语言的特征</a></h2>
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<blockquote>
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<p><a href="https://github.com/rust-lang/book/blob/main/src/ch18-01-what-is-oo.md">ch18-01-what-is-oo.md</a>
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<br>
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commit 398d6f48d2e6b7b15efd51c4541d446e89de3892</p>
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</blockquote>
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<p>关于一门语言必须具备哪些特征才能被视为面向对象，目前在编程社区中并没有共识。Rust 受到了许多编程范式的影响，包括面向对象编程（OOP）；例如，在第 13 章中，我们探讨了来自函数式编程的特性。可以说，面向对象的语言共有一些共同的特征，即对象、封装和继承。我们将会讨论这些特征分别是什么，以及 Rust 是否支持它们。</p>
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<h3 id="对象包含数据和行为"><a class="header" href="#对象包含数据和行为">对象包含数据和行为</a></h3>
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<p>由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides（Addison-Wesley Professional, 1994）编写的书 <em>Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software</em> ，通称 <em>The Gang of Four</em> (“四人帮”)，是一本面向对象设计模式的目录。它这样定义面向对象编程：</p>
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<blockquote>
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<p>Object-oriented programs are made up of objects. An <em>object</em> packages both
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data and the procedures that operate on that data. The procedures are
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typically called <em>methods</em> or <em>operations</em>.</p>
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<p>面向对象的程序由对象组成。一个 <strong>对象</strong> 包含数据和操作这些数据的过程。这些过程通常被称为 <strong>方法</strong> 或 <strong>操作</strong>。</p>
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</blockquote>
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<p>在这个定义下，Rust 是面向对象的：结构体和枚举包含数据而 <code>impl</code> 块提供了在结构体和枚举之上的方法。虽然带有方法的结构体和枚举并不被 <strong>称为</strong> 对象，但是它们提供了与对象相同的功能，参考 <em>The Gang of Four</em> 中对象的定义。</p>
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<h3 id="封装隐藏了实现细节"><a class="header" href="#封装隐藏了实现细节">封装隐藏了实现细节</a></h3>
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<p>另一个通常与面向对象编程关联的概念是 <strong>封装</strong>（<em>encapsulation</em>）：一个对象的实现细节对使用该对象的代码不可访问。因此，对象交互的唯一方式是通过其公共 API；使用对象的代码不应能直接触及对象的内部并改变数据或行为。这使得程序员能够更改和重构一个对象的内部实现，而无需改变使用该对象的代码。</p>
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<p>我们在第 7 章讨论了如何控制封装：我们可以使用 <code>pub</code> 关键字来决定代码中的哪些模块、类型、函数和方法是公有的，而默认情况下其他所有内容都是私有的。例如，我们可以定义一个 <code>AveragedCollection</code> 结构体，其中有一个存有 <code>Vec<i32></code> 的字段。该结构体还可以有一个字段存储其平均值，以便需要时取用。示例 17-1 给出了 <code>AveragedCollection</code> 结构体的定义：</p>
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<p><span class="filename">文件名：src/lib.rs</span></p>
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<pre><code class="language-rust noplayground">pub struct AveragedCollection {
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list: Vec<i32>,
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average: f64,
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}</code></pre>
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<p><span class="caption">示例 17-1: <code>AveragedCollection</code> 结构体维护了一个整型列表及其所有元素的平均值。</span></p>
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<p>该结构体被标记为 <code>pub</code>，这样其他代码就可以使用它，但结构体内的字段保持私有。这在这种情况下很重要，因为我们想确保每当列表中添加或删除值时，平均值也会更新。我们通过实现结构体上的 <code>add</code>、<code>remove</code> 和 <code>average</code> 方法来做到这一点，如示例 17-2 所示：</p>
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<p><span class="filename">文件名：src/lib.rs</span></p>
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<pre><code class="language-rust noplayground"><span class="boring">pub struct AveragedCollection {
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</span><span class="boring"> list: Vec<i32>,
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</span><span class="boring"> average: f64,
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</span><span class="boring">}
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</span><span class="boring">
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</span>impl AveragedCollection {
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pub fn add(&mut self, value: i32) {
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self.list.push(value);
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self.update_average();
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}
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pub fn remove(&mut self) -> Option<i32> {
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let result = self.list.pop();
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match result {
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Some(value) => {
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self.update_average();
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Some(value)
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}
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None => None,
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}
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}
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pub fn average(&self) -> f64 {
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self.average
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}
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fn update_average(&mut self) {
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let total: i32 = self.list.iter().sum();
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self.average = total as f64 / self.list.len() as f64;
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}
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}</code></pre>
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<p><span class="caption">示例 17-2: 在 <code>AveragedCollection</code> 结构体上实现了 <code>add</code>、<code>remove</code> 和 <code>average</code> 公有方法</span></p>
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<p>公有方法 <code>add</code>、<code>remove</code> 和 <code>average</code> 是修改 <code>AveragedCollection</code> 实例的唯一方式。当使用 <code>add</code> 方法把一个元素加入到 <code>list</code> 或者使用 <code>remove</code> 方法来删除时，这些方法的实现同时会调用私有的 <code>update_average</code> 方法来更新 <code>average</code> 字段。</p>
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<p><code>list</code> 和 <code>average</code> 是私有的，所以没有其他方式来使得外部的代码直接向 <code>list</code> 增加或者删除元素，否则 <code>list</code> 改变时可能会导致 <code>average</code> 字段不同步。<code>average</code> 方法返回 <code>average</code> 字段的值，这使得外部的代码只能读取 <code>average</code> 而不能修改它。</p>
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<p>因为我们已经封装了 <code>AveragedCollection</code> 的实现细节，改动数据结构等内部实现非常简单。例如，可以使用 <code>HashSet<i32></code> 代替 <code>Vec<i32></code> 作为 <code>list</code> 字段的类型。只要 <code>add</code>、<code>remove</code> 和 <code>average</code> 这些公有方法的签名保持不变，使用 <code>AveragedCollection</code> 的代码就无需改变。如果我们将 <code>list</code> 设为公有，情况就未必如此： <code>HashSet<i32></code> 和 <code>Vec<i32></code> 使用不同的方法增加或移除项，所以如果外部代码直接修改 <code>list</code> ，很可能需要进行更改。</p>
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<p>如果封装被认为是面向对象语言所必要的特征，那么 Rust 满足这个要求。在代码中不同的部分控制 <code>pub</code> 的使用来封装实现细节。</p>
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<h2 id="继承作为类型系统与代码共享"><a class="header" href="#继承作为类型系统与代码共享">继承，作为类型系统与代码共享</a></h2>
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<p><strong>继承</strong>（<em>Inheritance</em>）是一种机制：一个对象可以从另一个对象的定义中继承元素，从而获得父对象的数据和行为，无需再次定义。</p>
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<p>如果一种语言必须具有继承才能被认为是面向对象语言，那么 Rust 不是其中之一。Rust 不支持定义一个结构体时继承父结构体的字段和方法，除非使用宏。</p>
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<p>然而，如果您习惯于在编程过程中使用继承，那么根据运用继承的原因，Rust 提供了其他解决方案。</p>
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<p>选择继承有两个主要的原因。其一是代码复用：您可以为一种类型实现特定的行为，继承可将其复用到不同的类型上。在 Rust 代码中可以使用默认 trait 方法实现来进行有限的代码复用，就像示例 10-14 中在 <code>Summary</code> trait 上增加的 <code>summarize</code> 方法的默认实现。任何实现了 <code>Summary</code> trait 的类型都可以使用 <code>summarize</code> 方法而无须进一步实现。这类似于父类有一个方法的实现，继承的子类也拥有这个方法的实现。当实现 <code>Summary</code> trait 时也可以选择覆盖 <code>summarize</code> 的默认实现，这类似于子类覆盖从父类继承方法的实现。</p>
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<p>其二与类型系统有关：子类型可以用于父类型被使用的地方。这也被称为 <strong>多态</strong>（<em>polymorphism</em>）：如果多个对象共享某些特征，可以在运行时将它们互相替代。</p>
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<blockquote>
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<p>多态（Polymorphism）</p>
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<p>对很多人来说，多态性与继承同义。但它实际上是一个更广义的概念，指的是可以处理多种类型数据的代码。对继承而言，这些类型通常是子类。
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Rust 使用泛型来抽象不同可能的类型，并通过 trait bounds 来约束这些类型所必须提供的内容。这有时被称为 <em>bounded parametric polymorphism</em>。</p>
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</blockquote>
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<p>作为一种语言设计的解决方案，继承在许多新的编程语言中逐渐不被青睐，因为它经常有分享过多代码的风险。子类不应总是共享父类的所有特征，但是继承始终如此。它还引入了在子类上调用方法的可能性，这些方法可能没有意义，或因为方法不适用于子类而导致错误。此外，一些语言只允许单一继承（意味着子类只能从一个类继承），进一步限制了程序设计的灵活性。</p>
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<p>出于这些原因，Rust 使用 trait 对象而非继承。接下来我们会讨论 Rust 如何使用 trait 对象实现多态性。</p>
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</main>
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<nav class="nav-wrapper" aria-label="Page navigation">
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<!-- Mobile navigation buttons -->
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<a rel="prev" href="ch18-00-oop.html" class="mobile-nav-chapters previous" title="Previous chapter" aria-label="Previous chapter" aria-keyshortcuts="Left">
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<i class="fa fa-angle-left"></i>
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</a>
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<a rel="next prefetch" href="ch18-02-trait-objects.html" class="mobile-nav-chapters next" title="Next chapter" aria-label="Next chapter" aria-keyshortcuts="Right">
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<i class="fa fa-angle-right"></i>
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</a>
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<div style="clear: both"></div>
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</nav>
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</div>
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</div>
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<nav class="nav-wide-wrapper" aria-label="Page navigation">
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<i class="fa fa-angle-left"></i>
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</a>
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<a rel="next prefetch" href="ch18-02-trait-objects.html" class="nav-chapters next" title="Next chapter" aria-label="Next chapter" aria-keyshortcuts="Right">
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<i class="fa fa-angle-right"></i>
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</a>
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</nav>
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</div>
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window.playground_copyable = true;
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</script>
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</div>
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</html>
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