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添加 Rust 语言圣经（镜像）
2 years ago
<!DOCTYPE HTML>
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<title>方法 Method - Rust语言圣经(Rust Course)</title>
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}
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<!-- Set the theme before any content is loaded, prevents flash -->
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</script>
<nav id="sidebar" class="sidebar" aria-label="Table of contents">
<div class="sidebar-scrollbox">
<ol class="chapter"><li class="chapter-item affix "><a href="../about-book.html">关于本书</a></li><li class="chapter-item affix "><a href="../into-rust.html">进入 Rust 编程世界</a></li><li class="chapter-item affix "><a href="../first-try/sth-you-should-not-do.html">避免从入门到放弃</a></li><li class="chapter-item affix "><a href="../community.html">社区和锈书</a></li><li class="chapter-item affix "><li class="part-title">Rust 语言基础学习</li><li class="spacer"></li><li class="chapter-item "><a href="../first-try/intro.html"><strong aria-hidden="true">1.</strong> 寻找牛刀，以便小试</a><a class="toggle"><div>❱</div></a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item "><a href="../first-try/installation.html"><strong aria-hidden="true">1.1.</strong> 安装 Rust 环境</a></li><li class="chapter-item "><a href="../first-try/editor.html"><strong aria-hidden="true">1.2.</strong> 墙推 VSCode!</a></li><li class="chapter-item "><a href="../first-try/cargo.html"><strong aria-hidden="true">1.3.</strong> 认识 Cargo</a></li><li class="chapter-item "><a href="../first-try/hello-world.html"><strong aria-hidden="true">1.4.</strong> 不仅仅是 Hello world</a></li><li class="chapter-item "><a href="../first-try/slowly-downloading.html"><strong aria-hidden="true">1.5.</strong> 下载依赖太慢了？</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../basic/intro.html"><strong aria-hidden="true">2.</strong> Rust 基础入门</a><a class="toggle"><div>❱</div></a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item "><a href="../basic/variable.html"><strong aria-hidden="true">2.1.</strong> 变量绑定与解构</a></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/base-type/index.html"><strong aria-hidden="true">2.2.</strong> 基本类型</a><a class="toggle"><div>❱</div></a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item "><a href="../basic/base-type/numbers.html"><strong aria-hidden="true">2.2.1.</strong> 数值类型</a></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/base-type/char-bool.html"><strong aria-hidden="true">2.2.2.</strong> 字符、布尔、单元类型</a></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/base-type/statement-expression.html"><strong aria-hidden="true">2.2.3.</strong> 语句与表达式</a></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/base-type/function.html"><strong aria-hidden="true">2.2.4.</strong> 函数</a></li></ol></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/ownership/index.html"><strong aria-hidden="true">2.3.</strong> 所有权和借用</a><a class="toggle"><div>❱</div></a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item "><a href="../basic/ownership/ownership.html"><strong aria-hidden="true">2.3.1.</strong> 所有权</a></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/ownership/borrowing.html"><strong aria-hidden="true">2.3.2.</strong> 引用与借用</a></li></ol></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/compound-type/intro.html"><strong aria-hidden="true">2.4.</strong> 复合类型</a><a class="toggle"><div>❱</div></a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item "><a href="../basic/compound-type/string-slice.html"><strong aria-hidden="true">2.4.1.</strong> 字符串与切片</a></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/compound-type/tuple.html"><strong aria-hidden="true">2.4.2.</strong> 元组</a></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/compound-type/struct.html"><strong aria-hidden="true">2.4.3.</strong> 结构体</a></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/compound-type/enum.html"><strong aria-hidden="true">2.4.4.</strong> 枚举</a></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/compound-type/array.html"><strong aria-hidden="true">2.4.5.</strong> 数组</a></li></ol></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/flow-control.html"><strong aria-hidden="true">2.5.</strong> 流程控制</a></li><li class="chapter-item "><a href="../basic/match-pattern/intro.html"><strong aria-hidden="true">2.6.</strong> 模式匹配</a><a class="toggle"><div>❱</div></a>
</div>
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document.getElementById('sidebar-toggle').setAttribute('aria-expanded', sidebar === 'visible');
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// Get viewed page store
var viewed_key = 'mdbook-viewed';
var viewed_map = {};
try {
var viewed_storage = localStorage.getItem(viewed_key);
if (viewed_storage) {
viewed_map = JSON.parse(viewed_storage)
}
} catch (e) { }
Array.from(document.querySelectorAll('#sidebar a')).forEach(function(link) {
link.setAttribute('tabIndex', sidebar === 'visible' ? 0 : -1);
// Apply viewed style
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link.classList.add('md-viewed')
}
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// Mark viewed after 30s
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viewed_map[location.pathname] = 1;
localStorage.setItem(viewed_key, JSON.stringify(viewed_map));
}, 30000)
</script>
<div id="content" class="content">
<!-- Page table of contents -->
<div class="sidetoc"><nav class="pagetoc"></nav></div>
<main>
<h1 id="方法-method"><a class="header" href="#方法-method">方法 Method</a></h1>
<p>从面向对象语言过来的同学对于方法肯定不陌生，<code>class</code> 里面就充斥着方法的概念。在 Rust 中，方法的概念也大差不差，往往和对象成对出现：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>object.method()
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>例如读取一个文件写入缓冲区，如果用函数的写法 <code>read(f, buffer)</code>，用方法的写法 <code>f.read(buffer)</code>。不过与其它语言 <code>class</code> 跟方法的联动使用不同（这里可能要修改下），Rust 的方法往往跟结构体、枚举、特征(Trait)一起使用，特征将在后面几章进行介绍。</p>
<h2 id="定义方法"><a class="header" href="#定义方法">定义方法</a></h2>
<p>Rust 使用 <code>impl</code> 来定义方法，例如以下代码：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>struct Circle {
x: f64,
y: f64,
radius: f64,
}
impl Circle {
// new是Circle的关联函数，因为它的第一个参数不是self，且new并不是关键字
// 这种方法往往用于初始化当前结构体的实例
fn new(x: f64, y: f64, radius: f64) -&gt; Circle {
Circle {
x: x,
y: y,
radius: radius,
}
}
// Circle的方法，&amp;self表示借用当前的Circle结构体
fn area(&amp;self) -&gt; f64 {
std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
}
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>我们这里先不详细展开讲解，只是先建立对方法定义的大致印象。下面的图片将 Rust 方法定义与其它语言的方法定义做了对比：</p>
<img alt="" src="https://pica.zhimg.com/80/v2-0d848e960f3279999eab4b1317f6538e_1440w.png" class="center"/>
<p>可以看出，其它语言中所有定义都在 <code>class</code> 中，但是 Rust 的对象定义和方法定义是分离的，这种数据和使用分离的方式，会给予使用者极高的灵活度。</p>
<p>再来看一个例子：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">#[derive(Debug)]
struct Rectangle {
width: u32,
height: u32,
}
impl Rectangle {
fn area(&amp;self) -&gt; u32 {
self.width * self.height
}
}
fn main() {
let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50 };
println!(
&quot;The area of the rectangle is {} square pixels.&quot;,
rect1.area()
);
}
</code></pre></pre>
<p>该例子定义了一个 <code>Rectangle</code> 结构体，并且在其上定义了一个 <code>area</code> 方法，用于计算该矩形的面积。</p>
<p><code>impl Rectangle {}</code> 表示为 <code>Rectangle</code> 实现方法(<code>impl</code> 是实现 <em>implementation</em> 的缩写)，这样的写法表明 <code>impl</code> 语句块中的一切都是跟 <code>Rectangle</code> 相关联的。</p>
<h4 id="selfself-和-mut-self"><a class="header" href="#selfself-和-mut-self">self、&amp;self 和 &amp;mut self</a></h4>
<p>接下来的内容非常重要，请大家仔细看。在 <code>area</code> 的签名中，我们使用 <code>&amp;self</code> 替代 <code>rectangle: &amp;Rectangle</code>，<code>&amp;self</code> 其实是 <code>self: &amp;Self</code> 的简写（注意大小写）。在一个 <code>impl</code> 块内，<code>Self</code> 指代被实现方法的结构体类型，<code>self</code> 指代此类型的实例，换句话说，<code>self</code> 指代的是 <code>Rectangle</code> 结构体实例，这样的写法会让我们的代码简洁很多，而且非常便于理解：我们为哪个结构体实现方法，那么 <code>self</code> 就是指代哪个结构体的实例。</p>
<p>需要注意的是，<code>self</code> 依然有所有权的概念：</p>
<ul>
<li><code>self</code> 表示 <code>Rectangle</code> 的所有权转移到该方法中，这种形式用的较少</li>
<li><code>&amp;self</code> 表示该方法对 <code>Rectangle</code> 的不可变借用</li>
<li><code>&amp;mut self</code> 表示可变借用</li>
</ul>
<p>总之，<code>self</code> 的使用就跟函数参数一样，要严格遵守 Rust 的所有权规则。</p>
<p>回到上面的例子中，选择 <code>&amp;self</code> 的理由跟在函数中使用 <code>&amp;Rectangle</code> 是相同的：我们并不想获取所有权，也无需去改变它，只是希望能够读取结构体中的数据。如果想要在方法中去改变当前的结构体，需要将第一个参数改为 <code>&amp;mut self</code>。仅仅通过使用 <code>self</code> 作为第一个参数来使方法获取实例的所有权是很少见的，这种使用方式往往用于把当前的对象转成另外一个对象时使用，转换完后，就不再关注之前的对象，且可以防止对之前对象的误调用。</p>
<p>简单总结下，使用方法代替函数有以下好处：</p>
<ul>
<li>不用在函数签名中重复书写 <code>self</code> 对应的类型</li>
<li>代码的组织性和内聚性更强，对于代码维护和阅读来说，好处巨大</li>
</ul>
<h4 id="方法名跟结构体字段名相同"><a class="header" href="#方法名跟结构体字段名相同">方法名跟结构体字段名相同</a></h4>
<p>在 Rust 中，允许方法名跟结构体的字段名相同：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">impl Rectangle {
fn width(&amp;self) -&gt; bool {
self.width &gt; 0
}
}
fn main() {
let rect1 = Rectangle {
width: 30,
height: 50,
};
if rect1.width() {
println!(&quot;The rectangle has a nonzero width; it is {}&quot;, rect1.width);
}
}
</code></pre></pre>
<p>当我们使用 <code>rect1.width()</code> 时，Rust 知道我们调用的是它的方法，如果使用 <code>rect1.width</code>，则是访问它的字段。</p>
<p>一般来说，方法跟字段同名，往往适用于实现 <code>getter</code> 访问器，例如:</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">pub struct Rectangle {
width: u32,
height: u32,
}
impl Rectangle {
pub fn new(width: u32, height: u32) -&gt; Self {
Rectangle { width, height }
}
pub fn width(&amp;self) -&gt; u32 {
return self.width;
}
}
fn main() {
let rect1 = Rectangle::new(30, 50);
println!(&quot;{}&quot;, rect1.width());
}
</code></pre></pre>
<p>用这种方式，我们可以把 <code>Rectangle</code> 的字段设置为私有属性，只需把它的 <code>new</code> 和 <code>width</code> 方法设置为公开可见，那么用户就可以创建一个矩形，同时通过访问器 <code>rect1.width()</code> 方法来获取矩形的宽度，因为 <code>width</code> 字段是私有的，当用户访问 <code>rect1.width</code> 字段时，就会报错。注意在此例中，<code>Self</code> 指代的就是被实现方法的结构体 <code>Rectangle</code>。</p>
<blockquote>
<h3 id="--运算符到哪去了"><a class="header" href="#--运算符到哪去了"><code>-&gt;</code> 运算符到哪去了？</a></h3>
<p>在 C/C++ 语言中，有两个不同的运算符来调用方法：<code>.</code> 直接在对象上调用方法，而 <code>-&gt;</code> 在一个对象的指针上调用方法，这时需要先解引用指针。换句话说，如果 <code>object</code> 是一个指针，那么 <code>object-&gt;something()</code> 和 <code>(*object).something()</code> 是一样的。</p>
<p>Rust 并没有一个与 <code>-&gt;</code> 等效的运算符；相反，Rust 有一个叫 <strong>自动引用和解引用</strong>的功能。方法调用是 Rust 中少数几个拥有这种行为的地方。</p>
<p>他是这样工作的：当使用 <code>object.something()</code> 调用方法时，Rust 会自动为 <code>object</code> 添加 <code>&amp;</code>、<code>&amp;mut</code> 或 <code>*</code> 以便使 <code>object</code> 与方法签名匹配。也就是说，这些代码是等价的：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span><span class="boring">#[derive(Debug,Copy,Clone)]
</span><span class="boring">struct Point {
</span><span class="boring"> x: f64,
</span><span class="boring"> y: f64,
</span><span class="boring">}
</span><span class="boring">
</span><span class="boring">impl Point {
</span><span class="boring"> fn distance(&amp;self, other: &amp;Point) -&gt; f64 {
</span><span class="boring"> let x_squared = f64::powi(other.x - self.x, 2);
</span><span class="boring"> let y_squared = f64::powi(other.y - self.y, 2);
</span><span class="boring">
</span><span class="boring"> f64::sqrt(x_squared + y_squared)
</span><span class="boring"> }
</span><span class="boring">}
</span><span class="boring">let p1 = Point { x: 0.0, y: 0.0 };
</span><span class="boring">let p2 = Point { x: 5.0, y: 6.5 };
</span>p1.distance(&amp;p2);
(&amp;p1).distance(&amp;p2);
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>第一行看起来简洁的多。这种自动引用的行为之所以有效，是因为方法有一个明确的接收者———— <code>self</code> 的类型。在给出接收者和方法名的前提下，Rust 可以明确地计算出方法是仅仅读取（<code>&amp;self</code>），做出修改（<code>&amp;mut self</code>）或者是获取所有权（<code>self</code>）。事实上，Rust 对方法接收者的隐式借用让所有权在实践中更友好。</p>
</blockquote>
<h2 id="带有多个参数的方法"><a class="header" href="#带有多个参数的方法">带有多个参数的方法</a></h2>
<p>方法和函数一样，可以使用多个参数：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">impl Rectangle {
fn area(&amp;self) -&gt; u32 {
self.width * self.height
}
fn can_hold(&amp;self, other: &amp;Rectangle) -&gt; bool {
self.width &gt; other.width &amp;&amp; self.height &gt; other.height
}
}
fn main() {
let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50 };
let rect2 = Rectangle { width: 10, height: 40 };
let rect3 = Rectangle { width: 60, height: 45 };
println!(&quot;Can rect1 hold rect2? {}&quot;, rect1.can_hold(&amp;rect2));
println!(&quot;Can rect1 hold rect3? {}&quot;, rect1.can_hold(&amp;rect3));
}
</code></pre></pre>
<h2 id="关联函数"><a class="header" href="#关联函数">关联函数</a></h2>
<p>现在大家可以思考一个问题，如何为一个结构体定义一个构造器方法？也就是接受几个参数，然后构造并返回该结构体的实例。其实答案在开头的代码片段中就给出了，很简单，参数中不包含 <code>self</code> 即可。</p>
<p>这种定义在 <code>impl</code> 中且没有 <code>self</code> 的函数被称之为<strong>关联函数</strong>： 因为它没有 <code>self</code>，不能用 <code>f.read()</code> 的形式调用，因此它是一个函数而不是方法，它又在 <code>impl</code> 中，与结构体紧密关联，因此称为关联函数。</p>
<p>在之前的代码中，我们已经多次使用过关联函数，例如 <code>String::from</code>，用于创建一个动态字符串。</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span><span class="boring">#[derive(Debug)]
</span><span class="boring">struct Rectangle {
</span><span class="boring"> width: u32,
</span><span class="boring"> height: u32,
</span><span class="boring">}
</span><span class="boring">
</span>impl Rectangle {
fn new(w: u32, h: u32) -&gt; Rectangle {
Rectangle { width: w, height: h }
}
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<blockquote>
<p>Rust 中有一个约定俗成的规则，使用 <code>new</code> 来作为构造器的名称，出于设计上的考虑，Rust 特地没有用 <code>new</code> 作为关键字。</p>
</blockquote>
<p>因为是函数，所以不能用 <code>.</code> 的方式来调用，我们需要用 <code>::</code> 来调用，例如 <code>let sq = Rectangle::new(3, 3);</code>。这个方法位于结构体的命名空间中：<code>::</code> 语法用于关联函数和模块创建的命名空间。</p>
<h2 id="多个-impl-定义"><a class="header" href="#多个-impl-定义">多个 impl 定义</a></h2>
<p>Rust 允许我们为一个结构体定义多个 <code>impl</code> 块，目的是提供更多的灵活性和代码组织性，例如当方法多了后，可以把相关的方法组织在同一个 <code>impl</code> 块中，那么就可以形成多个 <code>impl</code> 块，各自完成一块儿目标：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span><span class="boring">#[derive(Debug)]
</span><span class="boring">struct Rectangle {
</span><span class="boring"> width: u32,
</span><span class="boring"> height: u32,
</span><span class="boring">}
</span><span class="boring">
</span>impl Rectangle {
fn area(&amp;self) -&gt; u32 {
self.width * self.height
}
}
impl Rectangle {
fn can_hold(&amp;self, other: &amp;Rectangle) -&gt; bool {
self.width &gt; other.width &amp;&amp; self.height &gt; other.height
}
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>当然，就这个例子而言，我们没必要使用两个 <code>impl</code> 块，这里只是为了演示方便。</p>
<h2 id="为枚举实现方法"><a class="header" href="#为枚举实现方法">为枚举实现方法</a></h2>
<p>枚举类型之所以强大，不仅仅在于它好用、可以<a href="https://course.rs/basic/compound-type/enum.html#%E5%90%8C%E4%B8%80%E5%8C%96%E7%B1%BB%E5%9E%8B">同一化类型</a>，还在于，我们可以像结构体一样，为枚举实现方法：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">#![allow(unused)]
enum Message {
Quit,
Move { x: i32, y: i32 },
Write(String),
ChangeColor(i32, i32, i32),
}
impl Message {
fn call(&amp;self) {
// 在这里定义方法体
}
}
fn main() {
let m = Message::Write(String::from(&quot;hello&quot;));
m.call();
}
</code></pre></pre>
<p>除了结构体和枚举，我们还能为特征(trait)实现方法，这将在下一章进行讲解，在此之前，先来看看泛型。</p>
<h2 id="课后练习"><a class="header" href="#课后练习">课后练习</a></h2>
<blockquote>
<p><a href="https://zh.practice.rs/method.html">Rust By Practice</a>，支持代码在线编辑和运行，并提供详细的<a href="https://github.com/sunface/rust-by-practice/blob/master/solutions/method.md">习题解答</a>。</p>
</blockquote>
<div id="giscus-container"></div>
</main>
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