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Rust中,最常用的数组有两种,第一种是速度很快但是长度固定的array,第二种是可动态增长的但是有性能损耗的Vector,在本书中,我们称array为数组,Vector为动态数组。

数组的具体定义很简单:将多个类型相同的元素依次组合在一起,就是一个数组。结合上面的内容,可以得出数组的三要素:

  1. 长度固定
  2. 元素必须有相同的类型
  3. 依次线性排列

这里说的数组是Rust的基本类型,是固定长度的,这点与其他编程语言不同,其它编程语言的数组往往是可变长度的,与Rust中的动态数组Vector类似。

创建数组

rust
let ls = [1, 2]

由于数组的元素类型大小固定,且长度也是固定,因此数组array是存储在栈上,性能也会非常优秀。与此对应,动态数组Vector是存储在堆上,因此长度可以动态改变。当你不确定是使用数组还是动态数组时,那就应该使用后者。

在一些时候,还需要为数组声明类型,如下所示:

rust
let ls: [i32; 2] = [1, 2];

这里,数组类型是通过方括号语法声明,i32是元素类型,分号后面的数字 2是数组长度,数组类型也从侧面说明了数组的元素类型要统一,长度要固定

还可以使用下面的语法初始化一个某个值重复出现N次的数组

rust
let ls = [3; 5];

ls数组包含5个元素,这些元素的初始化值为3,聪明的读者已经发现,这种语法跟数组类型的声明语法其实是保持一致的:[3; 5][类型; 长度]

访问数组元素

因为数组是连续存放元素的,因此可以通过索引的方式来访问存放其中的元素:

rust
let ls = [1, 2, 3];
let first = ls[0];
let second = ls[1];

与许多语言类似,数组的索引下标是从0开始的。此处,first获取到的值是9second8

越界访问

rust
use std::io;

fn main() {
    let a = [1, 2, 3, 4, 5];

    println!("Please enter an array index.");

    let mut index = String::new();
    // 读取控制台的输出
    io::stdin()
        .read_line(&mut index)
        .expect("Failed to read line");

    let index: usize = index
        .trim()
        .parse()
        .expect("Index entered was not a number");

    let element = a[index];

    println!(
        "The value of the element at index {} is: {}",
        index, element
    );
}

使用cargo run来运行代码,因为数组只有5个元素,如果我们试图输入5去访问第6个元素,则会访问到不存在的数组元素,最终程序会崩溃退出。

当你尝试使用索引访问元素时,Rust将检查你指定的索引是否小于数组长度。如果索引大于或等于数组长度,Rust会出现panic。这种检查只能在运行时进行,比如在上面这种情况下,编译器无法在编译期知道用户运行代码时将输入什么值。

数组元素为非基础类型

学习了上面的知识,很多朋友肯定觉得已经学会了 Rust 的数组类型,但现实会给我们一记重锤,实际开发中还会碰到一种情况,就是数组元素是非基本类型的,这时候大家一定会这样写。

rust
let array = [String::from("rust is good!"); 8];

println!("{:#?}", array);

然后你会惊喜的得到编译错误。

前面几个例子都是Rust的基本类型,而基本类型在Rust中赋值是以Copy的形式,这时候你就懂了吧,let ls=[3;5]底层就是不断的Copy出来的,但很可惜复杂类型都没有深拷贝,只能一个个创建。

正确的写法,应该调用std::array::from_fn

rust
let array: [String; 8] = std::array::from_fn(|_i| String::from("rust is good!"));

println!("{:#?}", array);

数组切片

讲到切片这个概念,它允许你引用集合中的部分连续片段,而不是整个集合,对于数组也是,数组切片允许我们引用数组的一部分:

rust
let a: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5];

let slice: &[i32] = &a[1..3];

assert_eq!(slice, &[2, 3]);

上面的数组切片slice的类型是&[i32],与之对比,数组的类型是[i32;5],简单总结下切片的特点:

  1. 切片的长度可以与数组不同,并不是固定的,而是取决于你使用时指定的起始和结束位置。
  2. 创建切片的代价非常小,因为切片只是针对底层数组的一个引用。
  3. 切片类型[T]拥有不固定的大小,而切片引用类型&[T]则具有固定的大小,因为Rust很多时候都需要固定大小数据类型,因此&[T]更有用,&str字符串切片也同理。

总结

rust
fn main() {
  // 编译器自动推导出one的类型
  let one             = [1, 2, 3];
  // 显式类型标注
  let two: [u8; 3]    = [1, 2, 3];
  let blank1          = [0; 3];
  let blank2: [u8; 3] = [0; 3];

  // arrays是一个二维数组,其中每一个元素都是一个数组,元素类型是[u8; 3]
  let arrays: [[u8; 3]; 4]  = [one, two, blank1, blank2];

  // 借用arrays的元素用作循环中
  for a in &arrays {
    print!("{:?}: ", a);
    // 将a变成一个迭代器,用于循环
    // 你也可以直接用for n in a {}来进行循环
    for n in a.iter() {
      print!("\t{} + 10 = {}", n, n+10);
    }

    let mut sum = 0;
    // 0..a.len,是一个 Rust 的语法糖,其实就等于一个数组,元素是从0,1,2一直增加到到a.len-1
    for i in 0..a.len() {
      sum += a[i];
    }
    println!("\t({:?} = {})", a, sum);
  }
}

数字中几个要注意的点:

  1. 数组类型容易跟数组切片混淆[T; n]描述了一个数组的类型,而[T]描述了切片的类型, 因为切片是运行期的数据结构,它的长度无法在编译期得知,因此不能用[T; n] 的形式去描述
  2. [u8; 3][u8; 4]是不同的类型,数组的长度也是类型的一部分
  3. 在实际开发中,使用最多的是数组切片[T],我们往往通过引用的方式去使用&[T],因为后者有固定的类型大小

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