Rust-ohjelmointikieli

Arvojen listojen tallentaminen vektoreilla

Ensimmäinen kokoelmatyyppi, jota tarkastelemme, on Vec<T>, joka tunnetaan myös vektorina. Vektorit antavat sinun tallentaa useamman kuin yhden arvon yhteen tietorakenteeseen, joka sijoittaa kaikki arvot vierekkäin muistiin. Vektorit voivat tallentaa vain saman tyyppisiä arvoja. Ne ovat hyödyllisiä, kun sinulla on luettelo kohteita, kuten tiedoston tekstirivit tai ostoskorin tuotteiden hinnat.

Uuden vektorin luominen

Luodaksesi uuden tyhjän vektorin kutsumme Vec::new-funktiota, kuten listauksessa 8-1.

#![allow(unused)]
fn main() {
{{#rustdoc_include ../listings/ch08-common-collections/listing-08-01/src/main.rs:here}}
}

Huomaa, että lisäsimme tähän tyyppimerkinnän. Koska emme lisää mitään arvoja tähän vektoriin, Rust ei tiedä, millaisia elementtejä aiot tallentaa. Tämä on tärkeä kohta. Vektorit on toteutettu geneerisillä tyypeillä; käsittelemme geneeristen tyyppien käyttöä omissa tyypeissäsi luvussa 10. Toistaiseksi tiedä, että standardikirjaston tarjoama Vec<T>-tyyppi voi tallentaa minkä tahansa tyypin. Kun luomme vektorin tietyn tyypin tallentamiseksi, voimme määrittää tyypin kulmasuluissa. Listauksessa 8-1 olemme kertoneet Rustille, että v:n Vec<T> tallentaa i32-tyyppisiä elementtejä.

Useammin luot Vec<T>:n alkuarvoilla, ja Rust päättelee tallennettavan arvon tyypin, joten harvoin tarvitset tehdä tämän tyyppimerkinnän. Rust tarjoaa kätevästi vec!-makron, joka luo uuden vektorin, joka tallentaa antamasi arvot. Listaus 8-2 luo uuden Vec<i32>:n, joka tallentaa arvot 1, 2 ja 3. Kokonaislukutyyppi on i32, koska se on oletuskokonaislukutyyppi, kuten käsittelimme ”Tietotyypit” -kohdassa luvussa 3.

#![allow(unused)]
fn main() {
{{#rustdoc_include ../listings/ch08-common-collections/listing-08-02/src/main.rs:here}}
}

Koska olemme antaneet alkuperäiset i32-arvot, Rust voi päätellä, että v:n tyyppi on Vec<i32>, eikä tyyppimerkintää tarvita. Seuraavaksi tarkastelemme, miten vektoria muokataan.

Vektorin päivittäminen

Luodaksesi vektorin ja lisätäksesi siihen elementtejä voimme käyttää push-metodia, kuten listauksessa 8-3.

#![allow(unused)]
fn main() {
{{#rustdoc_include ../listings/ch08-common-collections/listing-08-03/src/main.rs:here}}
}

Kuten minkä tahansa muuttujan kanssa, jos haluamme pystyä muuttamaan sen arvoa, meidän on tehtävä se muuttuvaksi mut-avainsanalla, kuten käsittelimme luvussa 3. Sisällyttämämme luvut ovat kaikki i32-tyyppiä, ja Rust päättelee tämän datasta, joten Vec<i32>-merkintää ei tarvita.

Vektorin elementtien lukeminen

On kaksi tapaa viitata vektoriin tallennettuun arvoon: indeksoinnilla tai get-metodilla. Seuraavissa esimerkeissä olemme merkinneet näiden funktioiden palauttamat arvot selkeyden vuoksi.

Listaus 8-4 näyttää molemmat tavat käyttää arvoa vektorissa, indeksointisyntaksilla ja get-metodilla.

#![allow(unused)]
fn main() {
{{#rustdoc_include ../listings/ch08-common-collections/listing-08-04/src/main.rs:here}}
}

Huomaa muutamia yksityiskohtia. Käytämme indeksiarvoa 2 saadaksemme kolmannen elementin, koska vektorit indeksoidaan numerolla alkaen nollasta. &- ja []-merkkien käyttö antaa meille viitteen elementtiin indeksiarvolla. Kun käytämme get-metodia indeksin välittämiseksi argumenttina, saamme Option<&T>:n, jota voimme käyttää match:in kanssa.

Rust tarjoaa nämä kaksi tapaa viitata elementtiin, jotta voit valita, miten ohjelma käyttäytyy, kun yrität käyttää indeksiarvoa olemassa olevien elementtien alueen ulkopuolella. Esimerkkinä katsotaan, mitä tapahtuu, kun meillä on viisi elementtiä sisältävä vektori ja yritämme sitten käyttää elementtiä indeksissä 100 kummallakin tekniikalla, kuten listauksessa 8-5.

#![allow(unused)]
fn main() {
{{#rustdoc_include ../listings/ch08-common-collections/listing-08-05/src/main.rs:here}}
}

Kun suoritamme tämän koodin, ensimmäinen []-metodi aiheuttaa ohjelman paniikin, koska se viittaa olemattomaan elementtiin. Tätä metodia kannattaa käyttää, kun haluat ohjelmasi kaatuvan, jos yritetään käyttää elementtiä vektorin lopun jälkeen.

Kun get-metodille välitetään indeksi, joka on vektorin ulkopuolella, se palauttaa None:n panikoimatta. Käyttäisit tätä metodia, jos elementin käyttäminen vektorin alueen ulkopuolella voi tapahtua satunnaisesti normaaleissa olosuhteissa. Koodissasi on sitten logiikka käsitellä joko Some(&element) tai None, kuten käsittelimme luvussa 6. Esimerkiksi indeksi voi tulla käyttäjältä, joka syöttää numeron. Jos he vahingossa syöttävät liian suuren numeron ja ohjelma saa None-arvon, voisit kertoa käyttäjälle, kuinka monta kohdetta nykyisessä vektorissa on, ja antaa heille uuden mahdollisuuden syöttää kelvollinen arvo. Se olisi käyttäjäystävällisempää kuin ohjelman kaatuminen kirjoitusvirheen vuoksi!

Kun ohjelmalla on kelvollinen viite, lainauskontrolleri valvoo omistus- ja lainaussääntöjä (käsiteltiin luvussa 4) varmistaakseen, että tämä viite ja kaikki muut viitteet vektorin sisältöön pysyvät kelvollisina. Muista sääntö, jonka mukaan et voi olla muuttuvia ja muuttumattomia viitteitä samassa laajuudessa. Tämä sääntö pätee listauksessa 8-6, jossa pidämme muuttumatonta viitettä vektorin ensimmäiseen elementtiin ja yritämme lisätä elementin loppuun. Tämä ohjelma ei toimi, jos yritämme myös viitata kyseiseen elementtiin myöhemmin funktiossa.

{{#rustdoc_include ../listings/ch08-common-collections/listing-08-06/src/main.rs:here}}

Tämän koodin kääntäminen tuottaa tämän virheen:

{{#include ../listings/ch08-common-collections/listing-08-06/output.txt}}

Listauksen 8-6 koodi saattaa näyttää siltä, että sen pitäisi toimia: Miksi viitteen ensimmäiseen elementtiin pitäisi välittää muutoksista vektorin lopussa? Tämä virhe johtuu siitä, miten vektorit toimivat: Koska vektorit sijoittavat arvot vierekkäin muistiin, uuden elementin lisääminen vektorin loppuun saattaa vaatia uuden muistin varaamista ja vanhojen elementtien kopioimista uuteen tilaan, jos ei ole tarpeeksi tilaa sijoittaa kaikki elementit vierekkäin sinne, missä vektori on tällä hetkellä tallennettuna. Siinä tapauksessa viite ensimmäiseen elementtiin osoittaisi vapautettuun muistiin. Lainaussäännöt estävät ohjelmia päätymästä tällaiseen tilanteeseen.

Huom: Lisätietoja Vec<T>-tyypin toteutustiedoista on kohdassa ”Rustonomicon”.

Vektorin arvojen läpikäynti

Käyttääksemme jokaista vektorin elementtiä vuorollaan, käymme läpi kaikki elementit sen sijaan, että käyttäisimme indeksejä yksi kerrallaan. Listaus 8-7 näyttää, miten käyttää for-silmukkaa saadaksesi muuttumattomia viitteitä jokaiseen i32-arvojen vektorin elementtiin ja tulostaaksesi ne.

#![allow(unused)]
fn main() {
{{#rustdoc_include ../listings/ch08-common-collections/listing-08-07/src/main.rs:here}}
}

Voimme myös käydä läpi muuttuvia viitteitä jokaiseen muuttuvan vektorin elementtiin tehdäksemme muutoksia kaikkiin elementteihin. Listauksen 8-8 for-silmukka lisää 50 jokaiseen elementtiin.

#![allow(unused)]
fn main() {
{{#rustdoc_include ../listings/ch08-common-collections/listing-08-08/src/main.rs:here}}
}

Muuttaaksemme arvoa, johon muuttuva viite viittaa, meidän on käytettävä *-dereferointioperaattoria päästäksemme i:n arvoon ennen kuin voimme käyttää +=-operaattoria. Käsittelemme dereferointioperaattoria tarkemmin kohdassa ”Viittauksen seuraaminen arvoon” luvussa 15.

Vektorin läpikäynti, olipa muuttumattomasti tai muuttuvasti, on turvallista lainauskontrollerin sääntöjen ansiosta. Jos yrittäisimme lisätä tai poistaa kohteita listauksen 8-7 ja listauksen 8-8 for-silmukoiden rungoissa, saisimme kääntäjän virheen, joka on samanlainen kuin listauksen 8-6 koodilla. for-silmukan pitämä viite vektoriin estää koko vektorin samanaikaisen muokkaamisen.

Enumin käyttö useiden tyyppien tallentamiseen

Vektorit voivat tallentaa vain saman tyyppisiä arvoja. Tämä voi olla hankalaa; on ehdottomasti käyttötapauksia, joissa tarvitaan eri tyyppisten kohteiden luettelon tallentaminen. Onneksi enum-variantit on määritelty saman enum-tyypin alle, joten kun tarvitsemme yhden tyypin edustamaan eri tyyppisiä elementtejä, voimme määritellä ja käyttää enumia!

Esimerkiksi oletetaan, että haluamme saada arvoja taulukkolaskentataulukon riviltä, jossa jotkin rivin sarakkeet sisältävät kokonaislukuja, jotkut liukulukuja ja jotkut merkkijonoja. Voimme määritellä enumin, jonka variantit tallentavat eri arvotyyppejä, ja kaikki enum-variantit katsotaan samaksi tyypiksi: enumin tyypiksi. Sitten voimme luoda vektorin, joka tallentaa kyseisen enumin ja siten lopulta eri tyyppejä. Olemme havainnollistaneet tämän listauksessa 8-9.

#![allow(unused)]
fn main() {
{{#rustdoc_include ../listings/ch08-common-collections/listing-08-09/src/main.rs:here}}
}

Rustin on tiedettävä käännösaikana, mitä tyyppejä vektorissa on, jotta se tietää tarkalleen, kuinka paljon muistia keossa tarvitaan jokaisen elementin tallentamiseen. Meidän on myös oltava eksplisiittisiä siitä, mitkä tyypit ovat sallittuja tässä vektorissa. Jos Rust sallisi vektorin sisältää mitä tahansa tyyppiä, olisi mahdollista, että yksi tai useampi tyypeistä aiheuttaisi virheitä vektorin elementeille suoritettavissa operaatioissa. Enumin ja match-lausekkeen käyttö tarkoittaa, että Rust varmistaa käännösaikana, että jokainen mahdollinen tapaus käsitellään, kuten käsittelimme luvussa 6.

Jos et tiedä kattavaa joukkoa tyyppejä, joita ohjelma saa ajonaikana tallennettavaksi vektoriin, enum-tekniikka ei toimi. Sen sijaan voit käyttää trait-objektia, jota käsittelemme luvussa 18.

Nyt kun olemme käsitelleet joitakin yleisimpiä tapoja käyttää vektoreita, muista tutustua API-dokumentaatioon kaikista hyödyllisistä metodeista, jotka standardikirjasto on määritellyt Vec<T>:lle. Esimerkiksi push:n lisäksi pop-metodi poistaa ja palauttaa viimeisen elementin.

Vektorin pudottaminen pudottaa sen elementit

Kuten mikä tahansa muu struct, vektori vapautetaan, kun se poistuu laajuudesta, kuten listauksessa 8-10.

#![allow(unused)]
fn main() {
{{#rustdoc_include ../listings/ch08-common-collections/listing-08-10/src/main.rs:here}}
}

Kun vektori pudotetaan, kaikki sen sisältö pudotetaan myös, eli sen sisältämät kokonaisluvut siivotaan. Lainauskontrolleri varmistaa, että viitteitä vektorin sisältöön käytetään vain niin kauan kuin vektori itse on kelvollinen.

Siirrytään seuraavaan kokoelmatyyppiin: String!