Rust 面向对象学习笔记

简介

Rust 是一种内存安全、并发性高的系统级编程语言，具有功能强大的类型安全性和模式匹配机制。Rust 的设计既具备面向对象编程的特征，也支持函数式编程风格。

在 Rust 中，对于对象的管理和处理，通常使用结构体 struct 进行操作。struct 可以被看作是一组相关字段的结合体，具有独立的特性和方法。

下面将介绍 Rust 中的面向对象编程概念，并通过实例演示如何在 Rust 中实现面向对象编程。

面向对象编程概念

Rust 中的面向对象编程概念包括：

封装
继承
多态

封装

封装是面向对象编程的基本概念之一，它指的是将数据和相关操作封装在一个单元中，以便控制和保护数据。在 Rust 中，封装可以通过结构体 struct 和特性 trait 实现。

结构体 struct 定义了一个新的数据类型，可以包含对数据进行操作的函数。例如，下面定义了一个 Rectangle 结构体：

rustCopy Code
struct Rectangle {
    width: u32,
    height: u32,
}

impl Rectangle {
    fn area(&self) -> u32 {
        self.width * self.height
    }
}

let rect = Rectangle { width: 3, height: 4 };
println!("The area of the rectangle is {} square pixels.", rect.area());

这个例子中，Rectangle 结构体包含两个字段 width 和 height，以及一个方法 area，用于计算矩形的面积。通过 impl 把方法与结构体关联起来，实现封装。

继承

继承是面向对象编程中常见的概念，指的是从已有的类或结构体派生出新的类或结构体，并且新的类或结构体具备原类或结构体的属性和方法。在 Rust 中，通过继承 trait 实现继承。

trait 是一种抽象类型，它定义了一组方法，但是没有任何默认行为。因此，当其他类型实现某个 trait 时，它们需要提供自己的实现。例如：

rustCopy Code
trait Animal {
    fn sound(&self);
}

struct Dog {}

impl Animal for Dog {
    fn sound(&self) {
        println!("The dog says 'woof woof!'");
    }
}

let dog = Dog {};
dog.sound();

在这个例子中，定义了一个 Animal trait，它规定了一个 sound 方法。然后定义了一个 Dog 结构体，并为其实现了 Animal trait，提供了一个 sound 方法的具体实现。通过这种方式实现继承。

多态

多态是面向对象编程的重要概念之一，它指的是同一方法在不同的类型中有不同的行为。在 Rust 中，通过 trait 和泛型实现多态。

rustCopy Code
trait Shape {
    fn area(&self) -> f64;
}

struct Rectangle {
    width: f64,
    height: f64,
}

struct Circle {
    radius: f64,
}

impl Shape for Rectangle {
    fn area(&self) -> f64 {
        self.width * self.height
    }
}

impl Shape for Circle {
    fn area(&self) -> f64 {
        std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
    }
}

fn print_area(shape: &dyn Shape) {
    println!("Area of the shape is {}", shape.area());
}

let rect = Rectangle { width: 3.0, height: 4.0 };
let circle = Circle { radius: 5.0 };

print_area(&rect);
print_area(&circle);

在这个例子中，定义了一个 Shape trait，规定了一个 area 方法。然后定义了一个 Rectangle 结构体和一个 Circle 结构体，并为其分别实现 Shape trait 的 area 方法。最后定义了一个 print_area 函数，接受任何实现了 Shape trait 的类型，并输出其面积。

示例代码

下面是一个完整的 Rust 面向对象编程示例代码：

rustCopy Code
trait Shape {
    fn area(&self) -> f64;
}

struct Rectangle {
    width: f64,
    height: f64,
}

struct Circle {
    radius: f64,
}

impl Shape for Rectangle {
    fn area(&self) -> f64 {
        self.width * self.height
    }
}

impl Shape for Circle {
    fn area(&self) -> f64 {
        std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
    }
}

fn print_area(shape: &dyn Shape) {
    println!("Area of the shape is {}", shape.area());
}

fn main() {
    let rect = Rectangle { width: 3.0, height: 4.0 };
    let circle = Circle { radius: 5.0 };

    print_area(&rect);
    print_area(&circle);
}

输出结果如下：

Copy Code
Area of the shape is 12
Area of the shape is 78.53981633974483

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