从Millionaires例子学习Rust

2019-11-27 本文已影响0人 SeanC52111

首先，我们通过cargo package manager创建Millionaires项目：

cargo new rust_millionaires_problem # create a new project
cd rust_millionaires_problem # navigate to directory

cargo new会自动创建一个可以打印Hello, world!的源代码：src/main.rs。之后的逻辑都会在src/lib.rs当中，在src/main.rs里调用lib.rs库里的函数。

Millionaires的逻辑十分简单，创建两个账户Bob, Alice，他们分别有对应的账户余额。逻辑中需要提供一个函数来判断谁的余额比较多。

首先我们定义实现逻辑的数据结构。这里使用Rust当中的结构体，因为其可以将一些变量整合成一个结构。我们在src/lib.rs中首先定义Millionaire结构：

pub struct Millionaire {
  address: String,
  net_worth: u64,
}

这里我们可以看到，每个Millionaire结构都有两个域：地址和对应的余额。在结构体的定义中，每个域均为一个域名和域类型的对：<field name>: <filed type>。在Rust中，可以通过以下代码实例化结构体：

let alice = Millionaire {
  address: String::from('Alice'),
  net_worth: 2000000,
}

上述代码中，我们可以看到，Rust使用let关键字定义变量，需要注意，Rust的变量默认为immutable，意味不可变。如需使用可变变量，则需要在let后面加上mut。这里定义了alice变量，其中address域设置为Alice的字符串，net_worth被设置为2000000。在实例化结构体时，通过设置key: value来对每个域进行初始化。

为了存储多个Millionaire结构体，我们需要定义另外一个结构体:

pub struct MillionairesProblem {
  millionaires: Vec<Millionare>,
}

这里我们在MillionaireProblem中定义了类型为Vec<Millionare>的millionaires域。Rust中的Vec可以存储一些列相同类型的变量，并且可以进行添加和删除。

下面我们定义与结构体对应的函数。和面向对象程序设计一样，类可以定义对应的实例方法和类方法。实例方法用于实例化的变量中，类方法可以直接通过类名进行调用，一般为工具函数。在Rust中，我们使用impl块来定义结构体对应的函数。

impl MillionairesProblem {
//
}

初始化一个MillionaresProblem
我们将以下函数添加到impl MillionairesProblem块中：

pub fn new () -> MillionairesProblem {
  MillionairesProblem {
    millionaires: Vec::new(),
  }
}

这里：

函数定义使用fn关键字，如有返回值，使用->加返回值类型
函数体可以包含表达式(expressions)或者陈述(statements)。表达式是没有分好做结尾的，可以将表达式的值作为返回值。陈述是以分号做结尾的，没有返回值。这里我们可以看到我们使用表达式定义了MillionairesProblem这样一个变量（结尾没有分号），所以其被作为函数的返回值。
MillionairesProblem结构体实例的初始化时使用key: value对来初始化对应的域。这里对millionaires域使用Vec::new()进行初始化，Vec::new()是Vec初始化的函数。

添加一个Millionaire
同样将以下函数添加到impl MillionairesProblem块中

pub fn add_millionaire(&mut self, address: String, net_worth: u64) {
    let millionaire = Millionaire {
        address,
        net_worth,
    };
    self.millionaires.push(millionaire);
}

注意：

此函数没有返回值。
函数的参数使用: param_1: <type>, param_2: <type>, …, param_n: <type>
作为实例方法，首个参数应为self，指代实例本身。这里用到&mut self因为MillionairesProblem需要有写入操作，所以设置为可变。&操作符意思是函数不会改变参数的属主（属主为Rust特有的特性 ownership）
使用push函数增加元素到Vec中。

计算谁更富有
将以下函数添加到impl块中

pub fn compute_richest(&self) -> &str {
    match self.millionaires.iter().max_by_key(|m| m.net_worth) {
        Some(millionaire) => &millionaire.address[..],
        None => "None"
    }
}

由于在计算谁更富有的时候不需要写操作，所以使用&self，而没有加mut。
这里使用了match关键字，其中包含多个分支。如果分支条件成立，则执行分支后的代码。我们是基于net_worth来判断谁更富有。所以self.millionaires.iter().max_by_key(|m| m.net_worth)尤为关键。它会根据net_worth来判断，并返回Option类型的enum。Option含有两种情况：Some和None。如果执行的值为有效，则会使用Some，并且可以提取出其中的值millionaire。如果值为无效，则使用None。

总结以上内容，src/lib.rs的内容如下：

pub struct Millionaire {
    address: String,
    net_worth: u64,
}

pub struct MillionairesProblem {
    millionaires: Vec<Millionaire>,
}

impl MillionairesProblem {
    pub fn new() -> MillionairesProblem {
        MillionairesProblem {
            millionaires: Vec::new(),
        }
    }

    pub fn add_millionaire(&mut self, address: String, net_worth: u64) {
        let millionaire = Millionaire {
            address,
            net_worth,
        };
        self.millionaires.push(millionaire);
    }

    pub fn compute_richest(&self) -> &str {
        match self.millionaires.iter().max_by_key(|m| m.net_worth) {
            Some(millionaire) => &millionaire.address[..],
            None => "None"
        }
    }
}

有了library之后，如何和library进行交互呢？
我们需要使用src/main.rs来调用library。
在main.rs中添加以下内容：

extern crate rust_millionaires_problem;
use rust_millionaires_problem::MillionairesProblem;

fn main() {
    let mut millionaires_problem = MillionairesProblem::new();
    millionaires_problem.add_millionaire(String::from("Bob"), 1000000);
    millionaires_problem.add_millionaire(String::from("Alice"), 2000000);
    let richest = millionaires_problem.compute_richest();
    println!("Richest millionaire = {}", richest);
}

前两行是讲library库的内容引入到此文件中，同时声明会使用MillionairesProblem这个结构体。
在main当中，我们首先定义了可变化的millionaires_problem变量。然后使用add_millionaire函数添加两个账户Alice, Bob。最后使用compute_richest()来计算谁更富有。计算后打印出richest。

使用cargo run执行：

$ cargo run
Compiling rust_millionaires_problem v0.1.0 (<path>/rust_millionaires_problem)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.69s
Running `target/debug/rust_millionaires_problem`
Richest millionaire = Alice

从Millionaires例子学习Rust

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