快捷導(dǎo)航

如何使用Rust的向量存儲(chǔ)值列表

更新時(shí)間：2025年02月26日 11:07:22 作者：Hello.Reader

本文介紹了在Rust中使用向量存儲(chǔ)值列表的方法,包括創(chuàng)建、更新、讀取、遍歷、存儲(chǔ)多種類型以及內(nèi)存釋放等方面,向量是Rust中常用且強(qiáng)大的集合類型,熟練掌握其用法有助于編寫高效且安全的代碼

1. 創(chuàng)建新的向量

Rust 提供了兩種常用方式來創(chuàng)建向量：

使用 Vec::new

當(dāng)你需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)空的向量時(shí)，可以調(diào)用 Vec::new。

注意，由于向量中還沒有元素，編譯器無法自動(dòng)推斷向量中元素的類型，這時(shí)通常需要添加類型注解。

例如：

fn main() {
    // 創(chuàng)建一個(gè)空的 Vec<i32>
    let mut v: Vec<i32> = Vec::new();

    // 向向量中添加元素
    v.push(5);
    v.push(6);
    v.push(7);
    v.push(8);

    println!("Vector: {:?}", v);
}

使用 vec! 宏

如果你希望一開始就初始化向量并指定初始值，可以使用 vec! 宏。

Rust 會(huì)根據(jù)給定的初始值自動(dòng)推導(dǎo)向量元素的類型：

fn main() {
    // 創(chuàng)建一個(gè)包含初始值 1, 2, 3 的向量，類型會(huì)被推斷為 Vec<i32>
    let v = vec![1, 2, 3];

    println!("Vector: {:?}", v);
}

2. 更新向量

向量是動(dòng)態(tài)大小的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以通過調(diào)用 push 方法將新的元素添加到向量中。

需要注意的是，如果想要修改向量的內(nèi)容，變量必須聲明為可變（mut）：

fn main() {
    let mut v = vec![1, 2, 3];

    // 添加元素到向量末尾
    v.push(4);
    v.push(5);

    println!("Updated vector: {:?}", v);
}

3. 讀取向量中的元素

讀取向量元素主要有兩種方法：使用索引語法和使用 get 方法。

3.1 使用索引語法

使用索引語法可以直接獲取向量中指定位置的元素。

例如：

fn main() {
    let v = vec![10, 20, 30, 40, 50];

    let third: &i32 = &v[2]; // 注意：索引從 0 開始，所以索引 2 表示第三個(gè)元素
    println!("The third element is: {}", third);
}

注意：如果索引超出向量范圍（例如訪問一個(gè)不存在的元素），使用索引語法會(huì)導(dǎo)致程序 panic，從而崩潰。

3.2 使用 get 方法

get 方法會(huì)返回一個(gè) Option<&T>，在訪問超出范圍時(shí)返回 None 而不是 panic，從而可以通過匹配（match）或其他方式來安全處理這種情況：

fn main() {
    let v = vec![10, 20, 30, 40, 50];

    // 試圖獲取索引為 100 的元素
    match v.get(100) {
        Some(value) => println!("The element is: {}", value),
        None => println!("There is no element at index 100."),
    }
}

4. 向量與借用檢查器

Rust 的借用規(guī)則保證了對向量元素的引用安全。

舉個(gè)例子，如果我們在持有某個(gè)元素的不可變引用時(shí)嘗試修改向量，就會(huì)觸發(fā)借用檢查器報(bào)錯(cuò)：

fn main() {
    let mut v = vec![1, 2, 3];

    // 獲取第一個(gè)元素的不可變引用
    let first = &v[0];
    // 嘗試向向量中添加一個(gè)新元素
    // v.push(4); // 這行代碼會(huì)導(dǎo)致編譯錯(cuò)誤，因?yàn)椴豢勺円煤涂勺儾僮鞑荒芄泊?

    println!("The first element is: {}", first);
}

原因在于：向量在內(nèi)存中是連續(xù)存儲(chǔ)的，添加新元素可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存重新分配，進(jìn)而使已有的引用失效。借用檢查器可以在編譯期間捕捉到這種潛在的安全問題。

5. 遍歷向量

遍歷向量通常使用 for 循環(huán)。可以選擇不可變遍歷或者可變遍歷以修改元素。

5.1 不可變遍歷

下面的代碼演示了如何通過不可變引用遍歷向量中的每個(gè)元素并打印出來：

fn main() {
    let v = vec![100, 32, 57];

    for i in &v {
        println!("The value is: {}", i);
    }
}

5.2 可變遍歷

如果需要修改向量中的每個(gè)元素，則可以通過可變引用來遍歷：

fn main() {
    let mut v = vec![100, 32, 57];

    for i in &mut v {
        // 使用解引用操作符 * 來修改引用指向的值
        *i += 50;
    }

    println!("Modified vector: {:?}", v);
}

6. 使用枚舉存儲(chǔ)不同類型的值

向量要求所有元素必須是相同類型的，但在某些情況下，你可能需要在同一個(gè)向量中存儲(chǔ)不同類型的值。為了解決這一問題，可以定義一個(gè)枚舉，將所有可能的類型都作為枚舉的不同變體，然后將枚舉實(shí)例存儲(chǔ)在向量中：

// 定義一個(gè)枚舉，表示可能出現(xiàn)的不同類型
enum SpreadsheetCell {
    Int(i32),
    Float(f64),
    Text(String),
}

fn main() {
    // 創(chuàng)建一個(gè)存儲(chǔ) SpreadsheetCell 枚舉的向量
    let row = vec![
        SpreadsheetCell::Int(3),
        SpreadsheetCell::Float(10.12),
        SpreadsheetCell::Text(String::from("blue")),
    ];

    // 遍歷向量，并根據(jù)每個(gè)枚舉的變體進(jìn)行匹配處理
    for cell in row {
        match cell {
            SpreadsheetCell::Int(value) => println!("Integer: {}", value),
            SpreadsheetCell::Float(value) => println!("Float: {}", value),
            SpreadsheetCell::Text(text) => println!("Text: {}", text),
        }
    }
}

這種方式確保了所有向量中的值都屬于同一類型（即枚舉類型），同時(shí)允許我們存儲(chǔ)不同“實(shí)際”類型的值，并通過 match 語句在編譯時(shí)檢查每個(gè)可能的情況。

7. 向量的內(nèi)存釋放

Rust 中的向量在超出作用域后會(huì)自動(dòng)釋放，向量中的所有元素也會(huì)隨之被 drop（銷毀）。這一機(jī)制確保了內(nèi)存的自動(dòng)回收。

例如：

fn main() {
    {
        let v = vec![1, 2, 3, 4];
        // 在這里 v 以及其中的值都是有效的
        println!("Vector inside scope: {:?}", v);
    } // 離開作用域后，v 自動(dòng)被 drop，內(nèi)存被釋放

    // 這里 v 不再有效
}

借用檢查器同樣會(huì)確保在向量被 drop 之后，不再存在對其中元素的有效引用。

總結(jié)

本文介紹了如何在 Rust 中使用向量來存儲(chǔ)值列表，包括以下幾個(gè)方面：

創(chuàng)建向量：使用 Vec::new 創(chuàng)建空向量或使用 vec! 宏初始化向量，并掌握類型推斷與顯式注解的區(qū)別。
更新向量：通過 push 方法向向量添加元素，理解可變性的重要性。
讀取向量元素：比較索引語法和 get 方法的優(yōu)缺點(diǎn)，特別是處理越界訪問時(shí)的區(qū)別。
遍歷向量：演示如何使用 for 循環(huán)對向量進(jìn)行不可變和可變遍歷，并說明了使用解引用操作符來修改元素的方式。
存儲(chǔ)多種類型：通過定義枚舉來將不同類型的值統(tǒng)一存儲(chǔ)在一個(gè)向量中，并利用 match 語句在編譯時(shí)進(jìn)行檢查。
向量的釋放：說明向量在超出作用域后會(huì)自動(dòng)釋放，同時(shí)向量中的元素也會(huì)被 drop，從而確保內(nèi)存安全。

向量是 Rust 常用且強(qiáng)大的集合類型，熟練掌握其用法能夠幫助你編寫出既高效又安全的代碼。接下來，你還可以繼續(xù)探索 Rust 中其他集合類型（如 String、HashMap 等）的使用方式，進(jìn)一步提升項(xiàng)目的組織和數(shù)據(jù)處理能力。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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