深入理解Rust中的结构体：逻辑与数据结合的实战示例
结构体（Struct）是Rust编程语言中非常重要的一部分，它允许开发者将相关的数据组合在一起，从而实现数据的封装和管理。在Rust中，结构体不仅可以存储数据，还可以附加相关的逻辑。通过实现方法（methods），我们能够为结构体定义行为，从而将数据和操作紧密结合。本篇文章将通过一个具体的例子，展示如何使用结构体定义数据，并为其实现相关的逻辑操作。
本文探讨了Rust中结构体的使用方式，特别是如何在结构体中包含数据和逻辑。通过一个运输包裹（Package）为例的代码，展示了如何定义一个结构体、为其添加方法、并进行单元测试来验证功能。这些方法包括创建新的包裹、检查是否为国际运输以及计算运输费用。最终总结了使用Rust结构体时的最佳实践和注意事项。
实操
// structs3.rs
//
// Structs contain data, but can also have logic. In this exercise we have
// defined the Package struct and we want to test some logic attached to it.
// Make the code compile and the tests pass!
//
// Execute `rustlings hint structs3` or use the `hint` watch subcommand for a
// hint.
// I AM NOT DONE
#[derive(Debug)]
struct Package {
sender_country: String,
recipient_country: String,
weight_in_grams: i32,
}
impl Package {
fn new(sender_country: String, recipient_country: String, weight_in_grams: i32) -> Package {
if weight_in_grams <= 0 {
panic!("Can not ship a weightless package.")
} else {
Package {
sender_country,
recipient_country,
weight_in_grams,
}
}
}
fn is_international(&self) -> bool {
// Something goes here...
self.sender_country != self.recipient_country
}
fn get_fees(&self, cents_per_gram: i32) -> i32 {
// Something goes here...
self.weight_in_grams * cents_per_gram
}
}
#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;
#[test]
#[should_panic]
fn fail_creating_weightless_package() {
let sender_country = String::from("Spain");
let recipient_country = String::from("Austria");
Package::new(sender_country, recipient_country, -2210);
}
#[test]
fn create_international_package() {
let sender_country = String::from("Spain");
let recipient_country = String::from("Russia");
let package = Package::new(sender_country, recipient_country, 1200);
assert!(package.is_international());
}
#[test]
fn create_local_package() {
let sender_country = String::from("Canada");
let recipient_country = sender_country.clone();
let package = Package::new(sender_country, recipient_country, 1200);
assert!(!package.is_international());
}
#[test]
fn calculate_transport_fees() {
let sender_country = String::from("Spain");
let recipient_country = String::from("Spain");
let cents_per_gram = 3;
let package = Package::new(sender_country, recipient_country, 1500);
assert_eq!(package.get_fees(cents_per_gram), 4500);
assert_eq!(package.get_fees(cents_per_gram * 2), 9000);
}
}
解释与说明
在这段代码中，我们定义了一个Package结构体来模拟包裹的运输场景。包裹包含了三个字段：
sender_country：寄件国家recipient_country：收件国家weight_in_grams：包裹的重量（以克为单位）
1. 结构体定义
#[derive(Debug)]
struct Package {
sender_country: String,
recipient_country: String,
weight_in_grams: i32,
}
Package结构体被定义为包含三个字段。使用#[derive(Debug)]宏，允许我们以可读的方式打印出包裹的相关信息。
2. 结构体方法实现
接下来，我们为Package结构体实现了三个方法：
new：构造函数，用于创建一个新的包裹。is_international：用于判断包裹是否为国际运输，即寄件国和收件国是否相同。get_fees：根据包裹的重量和每克的费用来计算运输费用。
impl Package {
fn new(sender_country: String, recipient_country: String, weight_in_grams: i32) -> Package {
if weight_in_grams <= 0 {
panic!("Can not ship a weightless package.")
} else {
Package {
sender_country,
recipient_country,
weight_in_grams,
}
}
}
fn is_international(&self) -> bool {
self.sender_country != self.recipient_country
}
fn get_fees(&self, cents_per_gram: i32) -> i32 {
self.weight_in_grams * cents_per_gram
}
}
-
new方法：创建一个新的包裹，若重量小于等于0，则抛出panic!异常，表示包裹的重量无效。
-
is_international方法：通过比较sender_country和recipient_country，判断包裹是否为国际运输。
-
get_fees方法：根据每克的费用（cents_per_gram）和包裹的重量，计算出运输的总费用。
3. 单元测试
代码中还定义了几个单元测试，来验证每个方法的正确性：
#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;
#[test]
#[should_panic]
fn fail_creating_weightless_package() {
let sender_country = String::from("Spain");
let recipient_country = String::from("Austria");
Package::new(sender_country, recipient_country, -2210);
}
#[test]
fn create_international_package() {
let sender_country = String::from("Spain");
let recipient_country = String::from("Russia");
let package = Package::new(sender_country, recipient_country, 1200);
assert!(package.is_international());
}
#[test]
fn create_local_package() {
let sender_country = String::from("Canada");
let recipient_country = sender_country.clone();
let package = Package::new(sender_country, recipient_country, 1200);
assert!(!package.is_international());
}
#[test]
fn calculate_transport_fees() {
let sender_country = String::from("Spain");
let recipient_country = String::from("Spain");
let cents_per_gram = 3;
let package = Package::new(sender_country, recipient_country, 1500);
assert_eq!(package.get_fees(cents_per_gram), 4500);
assert_eq!(package.get_fees(cents_per_gram * 2), 9000);
}
}
fail_creating_weightless_package：测试包裹重量为负时，new方法是否会触发panic!。create_international_package：测试创建国际包裹，并验证is_international方法是否返回true。create_local_package：测试创建本地包裹，并验证is_international方法是否返回false。calculate_transport_fees：测试运输费用的计算，验证get_fees方法的正确性。
总结
通过本例，我们清晰地展示了如何在Rust中使用结构体，并为其实现逻辑操作。Rust的结构体不仅可以用来组织和存储数据，还可以通过方法来附加逻辑，从而实现面向对象的编程风格。本文介绍的Package例子展示了如何通过方法验证包裹的合法性、计算运输费用，以及判断包裹是否为国际运输。在实际开发中，合理地使用结构体能够极大地提高代码的组织性和可维护性，同时保持逻辑的清晰性。
参考
