Rust学习笔记 07：结构体和方法

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对应代码文件：src/bin/07_structs_methods.rs

运行命令：

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cargo run --bin lesson07_structs_methods

学习目标

结构体用于把相关数据组合成有名字的类型。方法则把和这个类型相关的行为放在一起。

Rust 没有传统面向对象里的类，但结构体加 impl 可以表达清晰的数据和行为边界。

  • 掌握命名字段结构体的定义和创建。
  • 理解字段访问、结构体更新语法和派生调试输出。
  • 掌握 impl、方法和关联函数。
  • 区分 self、&self 和 &mut self。

核心概念速查

术语 基本意思 本节用途
结构体 struct 把多个字段组合成一个自定义类型。 User { name, active } 表示一个用户对象。
字段 field 结构体内部的命名数据。 user.name 访问 name 字段。
方法 method 定义在 impl 中，第一个参数是 self 相关形式的函数。 user.summary() 是方法调用。
关联函数 associated function 定义在 impl 中，但不接收 self。 常用于构造函数，如 User::new()。
derive 让编译器自动生成常见能力。 #[derive(Debug)] 允许用 {:?} 打印。

完整源码

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#[derive(Debug)]
struct User {
    username: String,
    email: String,
    active: bool,
}

impl User {
    // 关联函数不接收 self，常用于构造值。
    fn new(username: &str, email: &str) -> Self {
        Self {
            username: username.to_string(),
            email: email.to_string(),
            active: true,
        }
    }

    // 方法的第一个参数是 &self，用于读取实例数据。
    fn summary(&self) -> String {
        format!("{} <{}>", self.username, self.email)
    }

    // &mut self 方法可以修改实例。
    fn deactivate(&mut self) {
        self.active = false;
    }
}

fn main() {
    let mut user = User::new("kylin", "kylin@example.com");
    println!("用户: {}", user.summary());

    user.deactivate();
    println!("停用后: {user:?}");

    // 结构体更新语法可以复用已有字段。
    let another = User {
        username: "rustacean".to_string(),
        ..user
    };
    println!("新用户: {another:?}");
}

运行与观察

使用 cargo run --bin lesson07_structs_methods 可以只运行本节示例。

这里的 --bin 后面写的是 Cargo.toml 中声明的目标名，不是 .rs 文件名。文件名用于组织源码，bin 名用于 Cargo 运行。

建议初学时先直接运行，再修改一两行代码观察编译器提示。Rust 的错误信息通常会指出所有权、类型或借用规则哪里不满足。

逐段解读

定义结构体

struct User 定义 name、email、active 等字段。

创建实例

User { ... } 给每个字段赋值，得到具体用户。

实现方法

impl User 中的 summary(&self) 读取字段并返回字符串。

可变方法

deactivate(&mut self) 修改用户状态，需要可变实例。

专有词语详解

结构体 struct

把多个字段组合成一个自定义类型。

User { name, active } 表示一个用户对象。

字段 field

结构体内部的命名数据。

user.name 访问 name 字段。

方法 method

定义在 impl 中，第一个参数是 self 相关形式的函数。

user.summary() 是方法调用。

关联函数 associated function

定义在 impl 中，但不接收 self。

常用于构造函数，如 User::new()。

derive

让编译器自动生成常见能力。

#[derive(Debug)] 允许用 {:?} 打印。

初学者拓展

&self 是 self: &Self 的简写，表示方法只借用实例。

&mut self 表示方法会修改实例。调用它的变量必须是 mut。

self 表示方法取得实例所有权。调用后原实例通常不能再使用。

结构体更新语法 ..other 可能移动未 Copy 字段的所有权，使用时要注意后续是否还要用原实例。

常见误区

  • 不要忘记给需要修改的实例写 let mut user。
  • 不要把关联函数和方法混淆。有关联函数用 Type::function() 调用。
  • Debug 输出适合调试，不等同于面向用户的格式化文本。
  • 字段可见性默认私有。模块章节会进一步讲 pub。

进阶练习与参考答案

练习 1：定义书籍结构体

要求：定义 Book，包含标题、作者、页数，并写摘要方法。

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#[derive(Debug)]
struct Book {
    title: String,
    author: String,
    pages: u32,
}

impl Book {
    fn summary(&self) -> String {
        format!("《{}》 by {}, {} 页", self.title, self.author, self.pages)
    }
}

fn main() {
    let book = Book { title: String::from("Rust Book"), author: String::from("Steve"), pages: 500 };
    println!("{}", book.summary());
}

解释：summary(&self) 只读取字段，所以不需要取得所有权。

练习 2：写构造函数

要求：为 Book 增加 new 关联函数。

参考答案：

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struct Book {
    title: String,
    pages: u32,
}

impl Book {
    fn new(title: &str, pages: u32) -> Self {
        Self { title: title.to_string(), pages }
    }
}

fn main() {
    let book = Book::new("Rust", 300);
    println!("{} {}", book.title, book.pages);
}

解释：Self 表示当前实现块对应的类型，也就是 Book。

练习 3：修改字段

要求：写方法把任务状态改为完成。

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struct Task {
    title: String,
    done: bool,
}

impl Task {
    fn finish(&mut self) {
        self.done = true;
    }
}

fn main() {
    let mut task = Task { title: String::from("learn struct"), done: false };
    task.finish();
    println!("{} {}", task.title, task.done);
}

解释：方法要修改字段，所以接收 &mut self，变量也要声明为 mut。

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