Rust 基础系列 #4: Rust 中的数组和元组

Question

在 Rust 系列的第四篇中，学习复合数据类型、数组和元组。

在上一篇文章中，你学习到了 Rust 中的 标量数据类型 。它们是整型、浮点数、字符和布尔值。

在本文中，我们将会看看 Rust 编程语言中的复合数据类型。

Rust 中的复合数据类型是什么？

复合数据类型可以在一个变量中存储多个值。这些值可以是相同的标量数据类型，也可以是不同的标量数据类型。

Rust 编程语言中有两种这样的数据类型：

• 数组Array：存储相同类型的多个值。
• 元组Tuple：存储多个值，可以是相同的类型，也可以是不同的类型。

让我们了解一下它们吧！

Rust 中的数组

Rust 编程语言中的数组具有以下特性：

• 每一个元素都必须是相同的类型
• 数组有一个固定的长度
• 数组存储在堆栈中，即其中存储的数据可以被 迅速 访问

创建数组的语法如下：

// 无类型声明
let variable_name = [element1, element2, ..., elementn];

// 有类型声明
let variable_name: [data_type; array_length] = [element1, element2, ..., elementn];

数组中的元素是在方括号中声明的。要访问数组的元素，需要在方括号中指定要访问的索引。

来让我们看一个例子来更好地理解这个。

fn main() {
    // 无类型声明
    let greeting = ['H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'];

    // 有类型声明
    let pi: [i32; 10] = [1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5];

    for character in greeting {
        print!("{}", character);
    }

    println!("\nPi: 3.1{}{}{}{}", pi[0], pi[1], pi[2], pi[3]);
}

这里，我定义了一个字符数组和另一个存储 i32 类型的值的数组。 greeting 数组以单独字符的形式存储了字符串 "Hello world!" 的字符。 pi 数组以单独数字的形式存储了圆周率小数点后的前 10 位数字。

然后，我使用 for 循环打印了 greeting 数组的每个字符。（我很快就会讲到循环。）然后，我打印了 pi 数组的前 4 个值。

Hello world!
Pi: 3.11415

如果你想创建一个数组，其中每个元素都是 y，并且出现 x 次，你可以使用以下快捷方式在 Rust 中实现：

let variable_name = [y; x];

来看一个演示……

fn main() {
    let a = [10; 5];

    for i in a {
        print!("{i} ");
    }
    println!("");
}

我创建了一个变量 a ，它的长度为 5。数组中的每个元素都是 '10'。我通过使用 for 循环打印数组的每个元素来验证这一点。

它的输出如下：

10 10 10 10 10

???? 作为练习，尝试创建一个长度为 x 的数组，然后尝试访问数组的第 x+1 个元素。看看会发生什么。

Rust 中的元组

Rust 中的元组具有以下特性：

• 就像数组一样，元组的长度是固定的
• 元素可以是相同的/不同的标量数据类型
• 元组存储在堆栈中，所以访问速度更快

创建元组的语法如下：

// 无类型声明
let variable_name = (element1, element2, ..., element3);

// 有类型声明
let variable_name: (data_type, ..., data_type) = (element1, element2, ..., element3);

元组的元素写在圆括号中。要访问元素，使用点运算符，后跟该元素的索引。

fn main() {
    let a = (38, 923.329, true);
    let b: (char, i32, f64, bool) = ('r', 43, 3.14, false);

    println!("a.0: {}, a.1: {}, a.2: {}", a.0, a.1, a.2);
    println!("b.0: {}, b.1: {}, b.2: {}, b.3: {}", b.0, b.1, b.2, b.3);

    // 元组解构
    let pixel = (50, 0, 200);
    let (red, green, blue) = pixel;
    println!("red: {}, green: {}, blue: {}", red, green, blue);
}

在上面的代码中，我在第 2 行和第 3 行声明了两个元组。它们只包含我当时想到的随机值。但是仔细看，两个元组中每个元素的数据类型都不同。然后，在第 5 行和第 6 行，我打印了两个元组的每个元素。

在第 9 行，我声明了一个名为 pixel 的元组，它有 3 个元素。每个元素都是组成像素的颜色红色、绿色和蓝色的亮度值。这个范围是从 0 到 255。所以，理想情况下，我会声明类型为 (u8, u8, u8) ，但是在学习代码时不需要这样优化 ; )

然后，在第 10 行，我“解构”了 pixel 元组的每个值，并将其存储在单独的变量 red 、 green 和 blue 中。然后，我打印了 red 、 green 和 blue 变量的值，而不是 pixel 元组的值。

让我们看看输出……

a.0: 38, a.1: 923.329, a.2: true
b.0: r, b.1: 43, b.2: 3.14, b.3: false
red: 50, green: 0, blue: 200

看起来不错 : )

额外内容：切片

准确的来说，切片Slice 不是 Rust 中的复合数据类型。相反，切片是现有复合数据类型的 “切片”。

一个切片由三个元素组成：

• 一个初始索引
• 切片运算符（ .. 或 ..= ）
• 一个结束索引

接下来是数组切片的一个示例：

fn main() {
    let my_array = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9];
    let my_slice = &my_array[0..4];

    for element in my_slice {
        println!("{element}");
    }
}

就像 C 和 C++ 一样， & 用于存储变量的引用（而不是原始指针）。所以 &my_array 意味着对变量 my_array 的引用。

然后，来看看切片。切片由 [0..4] 表示。这里， 0 是切片开始的索引。而 4 是切片结束的索引。这里的 4 是一个非包含索引。

这是程序输出，以更好地理解正在发生的事情：

0
1
2
3

如果你想要一个 包含 范围，你可以使用 ..= 作为包含范围的切片运算符。

fn main() {
    let my_array = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9];
    let my_slice = &my_array[0..=4];

    for element in my_slice {
        println!("{element}");
    }
}

现在，这个范围是从第 0 个元素到第 4 个元素，下面是输出来证明这一点：

0
1
2
3
4

总结

本文讲到了 Rust 编程语言中的复合数据类型。你学习了如何声明和访问存储在数组和元组类型中的值。此外，你还了解了切片“类型”，以及如何解构元组。

在下一章中，你将学习如何在 Rust 程序中使用函数。敬请关注。