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Rust實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆椒?/h1>

更新時(shí)間：2022年10月24日 11:24:28 作者：微涼秋意

這篇文章主要介紹了Rust實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆椒?Rust?并不是面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，但是面向?qū)ο蟮墓δ芏伎梢酝ㄟ^(guò)自身的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，本文通過(guò)示例代碼給大家詳細(xì)講解，需要的朋友可以參考下

前言

面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言通常實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的封裝與繼承并能基于數(shù)據(jù)調(diào)用方法。“設(shè)計(jì)模式四個(gè)小幫手”在《設(shè)計(jì)模式》中給出面向?qū)ο蟮亩x：面向?qū)ο蟮某绦蛴蓪?duì)象組成，對(duì)象包裝了數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的過(guò)程，這些過(guò)程通常被稱作方法或操作。Rust 并不是面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，但是面向?qū)ο蟮墓δ芏伎梢酝ㄟ^(guò)自身的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1、實(shí)現(xiàn)封裝（pub）

調(diào)用對(duì)象外部的代碼無(wú)法直接訪問(wèn)對(duì)象內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，唯一可以與對(duì)象進(jìn)行交互的方法就是通過(guò)它公開(kāi)的 API，在Rust 中使用 pub關(guān)鍵字來(lái)供外部訪問(wèn)。

封裝的示例：

pub struct AveragedCollection{
    list:Vec<i32>,
    average:f64
}

impl AveragedCollection{
    pub fn add(&mut self,value:i32){
        self.list.push(value);
        self.update_average();
    }

    pub fn remove(&mut self)->Option<i32>{
        let result=self.list.pop();
        match result {
            Some(value)=>{
                self.update_average();
                Some(value)
            },
            None=>None
        }
    }

    pub fn average(&self)->f64{
        self.average
    }

    fn update_average(&mut self){
        let total:i32=self.list.iter().sum();
        self.average=total as f64 / self.list.len() as f64;
    }
}

代碼解釋：

結(jié)構(gòu)體 AveragedCollection 含有l(wèi)ist動(dòng)態(tài)集合與average 兩個(gè)變體
- 結(jié)構(gòu)體被pub修飾，可以被外部訪問(wèn)，但是兩個(gè)變體不可以被訪問(wèn)
- 兩個(gè)變體的修改交給下面定義的其他pub修飾的方法
add與remove 完成list集合的元素添加與刪除，默認(rèn)調(diào)用封裝的更新方法
update_average 用來(lái)更新平均數(shù)，而average方法被pub修飾，外部可以直接訪問(wèn)平均數(shù)

由此示例可知 Rust 結(jié)構(gòu)體等類型默認(rèn)是私有的，相當(dāng)于C++/Java中的private，而被pub修飾后相當(dāng)于public，合理利用這些關(guān)鍵字可以做到封裝的效果。

2、實(shí)現(xiàn)繼承（trait）

繼承可以使對(duì)象沿用另外一個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)和行為，無(wú)需定義相關(guān)代碼，代碼復(fù)用效率高。Rust 中不存在繼承，但是可以通過(guò) trait 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)代碼共享，且可以在 trait 中覆蓋定義的方法，這就相當(dāng)于主流語(yǔ)言中的子類繼承父類與重寫父類方法。

2.1、為共有行為定義一個(gè) Trait

Rust 避免將 struct或 enum 稱為對(duì)象，因?yàn)樗鼈兣cimpl塊是分開(kāi)的。

trait對(duì)象有些類似于其它語(yǔ)言中的對(duì)象:
- 它們某種程度上組合了數(shù)據(jù)與行為
trait 對(duì)象與傳統(tǒng)對(duì)象不同的地方:
- 無(wú)法為 trait對(duì)象添加數(shù)據(jù)
trait對(duì)象被專門用于抽象某些共有行為，它沒(méi)其它語(yǔ)言中的對(duì)象那么通用

2.2、Trait 對(duì)象執(zhí)行的是動(dòng)態(tài)派發(fā)

將trait約束作用于泛型時(shí)，Rust編譯器會(huì)執(zhí)行單態(tài)化:
- 編譯器會(huì)為我們用來(lái)替換泛型類型參數(shù)的每一個(gè)具體類型生成對(duì)應(yīng)函數(shù)和方法的非泛型實(shí)現(xiàn)
通過(guò)單態(tài)化生成的代碼會(huì)執(zhí)行靜態(tài)派發(fā)(static dispatch)，在編譯過(guò)程中確定調(diào)用的具體方法
動(dòng)態(tài)派發(fā)（dynamic dispatch) :
- 無(wú)法在編譯過(guò)程中確定你調(diào)用的究竟是哪一種方法
- 編譯器會(huì)產(chǎn)生額外的代碼以便在運(yùn)行時(shí)找出希望調(diào)用的方法
使用trait 對(duì)象，會(huì)執(zhí)行動(dòng)態(tài)派發(fā):
- 產(chǎn)生運(yùn)行時(shí)開(kāi)銷
- 阻止編譯器內(nèi)聯(lián)方法代碼，使得部分優(yōu)化操作無(wú)法進(jìn)行

2.3、Trait對(duì)象必須保證對(duì)象安全

只能把滿足對(duì)象安全(object-safe）的 trait 轉(zhuǎn)化為 trait 對(duì)象。
Rust采用一系列規(guī)則來(lái)判定某個(gè)對(duì)象是否安全，只需記住兩條:
- 方法的返回類型不是Self
- 方法中不包含任何泛型類型參數(shù)

3、實(shí)現(xiàn)多態(tài)（結(jié)合泛型）

繼承是多態(tài)（Polymorphism）思想的實(shí)現(xiàn)，多態(tài)指的是編程語(yǔ)言可以處理多種類型數(shù)據(jù)的代碼，在 Rust中使用泛型與 trait 約束（限定參數(shù)化多態(tài) bounded parametric）模擬多態(tài)的使用。

有關(guān)Rust 泛型與特性的知識(shí)在本專欄前面已經(jīng)介紹過(guò)，幫大家放個(gè)鏈接：Rust 泛型與特性

4、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模式

狀態(tài)模式（state pattern）是一種面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式：

一個(gè)值擁有的內(nèi)部狀態(tài)由數(shù)個(gè)狀態(tài)對(duì)象(state object）表達(dá)而成，而值的行為則隨著內(nèi)
部狀態(tài)的改變而改變
使用狀態(tài)模式意味著:
- 業(yè)務(wù)需求變化時(shí)，不需要修改持有狀態(tài)的值的代碼，或者使用這個(gè)值的代碼
- 只需要更新?tīng)顟B(tài)對(duì)象內(nèi)部的代碼，以便改變其規(guī)則?；蛘咴黾右恍┬碌臓顟B(tài)對(duì)象
狀態(tài)模式的缺點(diǎn)：
- 某些狀態(tài)之間是相互耦合的
- 需要重復(fù)實(shí)現(xiàn)一些邏輯代碼

Rust不僅能夠?qū)崿F(xiàn)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模式，還可以支持更多的模式，例如：
將狀態(tài)和行為編碼為類型：
Rust 類型檢查系統(tǒng)會(huì)通過(guò)編譯時(shí)錯(cuò)誤來(lái)阻止用戶使用無(wú)效的狀態(tài)。

面向?qū)ο蟮慕?jīng)典模式并不總是Rust編程實(shí)踐中的最佳選擇，因?yàn)镽ust具有所有權(quán)等其它面向?qū)ο笳Z(yǔ)言沒(méi)有的特性!

到此這篇關(guān)于Rust實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆椒ǖ奈恼戮徒榻B到這了,更多相關(guān)Rust面向?qū)ο髢?nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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目錄

前言

1、實(shí)現(xiàn)封裝（pub）

2、實(shí)現(xiàn)繼承（trait）

2.1、為共有行為定義一個(gè) Trait

2.2、Trait 對(duì)象執(zhí)行的是動(dòng)態(tài)派發(fā)

2.3、Trait對(duì)象必須保證對(duì)象安全

3、實(shí)現(xiàn)多態(tài)（結(jié)合泛型）

4、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模式

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2.1、為共有行為定義一個(gè) Trait

2.2、Trait 對(duì)象執(zhí)行的是動(dòng)態(tài)派發(fā)

2.3、Trait對(duì)象必須保證對(duì)象安全

3、實(shí)現(xiàn)多態(tài)（結(jié)合泛型）

4、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模式

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4、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模式