【Rust自学】8.1. Vector

8.1 向量Vector8.1.0. 本章内容第八章主要讲的是 Rust 中常见的集合。Rust 提供了很多集合类型的数据结构这些集合可以包含很多值。但是第八章所讲的集合与数组和元组有所不同。第八章中的集合是存储在堆内存上而非栈内存上的这也意味着这些集合的数据大小无需在编译时就确定在运行时它们可以动态地变大或变小。本章主要会讲三种集合Vector本文、String 和 HashMap。8.1.1. 使用 Vector 存储多个值Vector这个类型的写法是VecT其中T代表泛型类型参数在实际使用时替换成自己需要的数据类型即可。Vector由标准库提供在Vector里可以存储多个相同类型的值它们在内存中是连续存放的。可以把它视为可扩展的数组。创建Vector可以使用Vec::new这个函数我们看个例子fn main() { let v: Veci32 Vec::new(); let v vec![1, 2, 3]; let v Vec::with_capacity(10); }let v: Veci32 Vec::new(): 使用Vec::new声明了一个元素类型为i32的Vector常用。let v vec![1, 2, 3]: 使用vec!宏创建带初始值的Vector。这里在声明时已经把1, 2, 3填进了向量。当然只使用vec![]不填内容也是可以的常用。let v Vec::with_capacity(10): 创建空 Vector但提前分配至少 10 个元素的容量。适合你已经知道大概要放多少元素能减少扩容次数提高性能。第一种方法Vec::new()需要显式声明类型为Veci32是因为Vec::new()创建的是一个空的Vector里面没有元素又因为这个例子里没有前后文供 Rust 推断所以 Rust 就推断不出来元素类型就会报错。如果有前后文供 Rust 推断Rust 就能够自行判断Vector里的元素类型。第二种方法vec![]就不需要显式声明元素类型了因为 Rust 编译器根据初始值推断出了元素类型是i32。8.1.2. 更新 Vector1. 添加元素向 Vector 末尾添加元素使用push方法。如下例fn main() { let mut v Vec::new(); v.push(1); }注意向Vector里添加元素的前提是这个Vector是可变变量所以在声明的时候需要mut关键字。这里的let mut v Vec::new();也没有显式声明元素类型但是 Rust 编译器通过下文向Vector里添加1的操作推断出了元素类型是i32。还有其他的一些添加元素的方法fn main() { let mut v Vec::new(); v.extend([1, 2, 3]); // 批量插入 v.insert(1, 99); // 在指定下标插入越界会 panic let mut a vec![1, 2, 3]; let mut b vec![4, 5, 6]; a.append(mut b); // 把 b 的所有元素移动到 ab 会变空 }2. 从 Vector 中删除元素pop()删除尾部元素并返回被Option包裹的值在 6.2. Option 枚举 中讲过。如果为空返回None。fn main() { let mut v vec![1, 2, 3]; let x v.pop(); // 返回 Some(3) }remove(index)删除指定位置的元素并返回它。后面的元素会前移。index越界会 panic。fn main() { let mut v vec![1, 2, 3]; let x v.remove(1); // 返回 2v 变为 [1, 3] }clear()清空所有元素。长度变成 0但容量仍然保留。fn main() { let mut v vec![1, 2, 3]; v.clear(); // v 现在是 [] }与任何其他的 struct 结构体一样当Vector离开作用域后它和它里面的元素就自然会被清理掉。3. 读取 Vector 的元素一共有两种方式可以访问Vector里面的值使用索引或者使用get方法。如下例一个Vector里面存有[1, 2, 3, 4, 5]访问并打印出第三个元素。fn main() { let v vec![1, 2, 3, 4, 5]; let third v[2]; // 索引 println!(The third element is {}, third); match v.get(2) { // get 方法加 match Some(third) println!(The third element is {}, third), None println!(There is no third element.), }; }let third v[2];使用索引访问位置 2 的元素第三个元素。前面的表示引用。v.get(2)使用get方法来读取。由于返回值是Option类型所以要使用match在 6.3. 控制流运算符-match 中讲过来解包。如果能取到值就会绑定给third并打印如果不能None就会打印 There is no third element.。这两种方法效果一样但对非法访问例如索引越界的处理不同。先试试使用索引非法访问fn main() { let v vec![1, 2, 3, 4, 5]; let third v[100]; // 索引 100 越界了 println!(The third element is {}, third); }输出thread main panicked at src/main.rs:3:19: index out of bounds: the len is 5 but the index is 100 note: run with RUST_BACKTRACE1 environment variable to display a backtrace程序触发了panic!终止执行。再试试使用get非法访问fn main() { let v vec![1, 2, 3, 4, 5]; match v.get(100) { // 索引 100 越界了 Some(third) println!(The third element is {}, third), None println!(There is no third element.), }; }输出There is no third element.因为get不能从索引 100 上获取东西所以它就会返回None。使用建议遇到越界时想直接触发panic!结束程序就用索引其余情况优先用get做安全处理。8.1.3. 所有权和借用规则还记得在 4.2. 所有权规则、内存与分配 中讲的借用规则吗同一个作用域内不能同时有可变和不可变引用。这个规则在Vector依然适用。看个例子fn main() { let mut v vec![1, 2, 3, 4, 5]; let first v[0]; v.push(6); println!(The first element is {}, first); }输出error[E0502]: cannot borrow v as mutable because it is also borrowed as immutable -- src/main.rs:4:5 | 3 | let first v[0]; | - immutable borrow occurs here 4 | v.push(6); | ^^^^^^^^^ mutable borrow occurs here 5 | println!(The first element is {}, first); | ----- immutable borrow later used herepush函数的签名是mut self, value: Tmut表示push会把传进来的变量作为可变引用来处理。在例子中就是v在这里有一个可变引用。let first v[0];这里的first是v的不可变引用两者又在同一个作用域下所以会报错。println!会把传进去的变量作为不可变引用。在这个作用域内同时出现了可变和不可变引用所以程序会报错。但有人可能会疑惑——push是往Vector的后面加东西前面的元素不会受影响为什么 Rust 要搞这么麻烦的设计这是因为在内存中Vector的元素是连续存储的。如果往后面加一个元素正好又有东西占用了后面的内存腾不出地方放新的元素系统就得重新分配内存找个足够大的地方来放置添加了元素之后的Vector。这样的话原来的那块内存就会被释放或者重新分配掉但引用仍然会指向原先的内存地址造成悬空引用在 4.4. 引用与借用 中有讲。8.1.4. 遍历 Vector 里的值使用for循环是最常见的方法。如下例fn main() { let v vec![1, 2, 3, 4, 5]; for i in v { println!({}, i); } }输出1 2 3 4 5当然如果想要在循环里修改元素也是可以的只需要把v声明成可变的把v改成mut v即可fn main() { let mut v vec![1, 2, 3, 4, 5]; for i in mut v { *i 10; } for i in v { println!({}, i); } }注意第四行的*i前面之所以有个*是因为i本质上是mut i32类型存储的是指针而不是实际的i32值需要先解引用使i变为mut i32值才能进行加减操作。输出11 12 13 14 15