Rust入坑指南：鱗次櫛比
很久沒有挖Rust的坑啦，今天來挖一些排列整齊的坑。沒錯，就是要介紹一些集合型別的資料型別。“鱗次櫛比”這個標題是不是顯得很有文化？
在Rust入坑指南：常規套路一文中我們已經介紹了一些基本資料型別了，它們都儲存在棧中，今天我們重點介紹3種資料型別：string，vector和hash map。
String
String型別我們在之前的學習中已經有了較多的接觸，但是沒有進行過詳細的介紹。有些有程式設計基礎的同學可能不屑於學習String型別，畢竟它在所有程式語言中可以說是最常用的型別了，大家也都很熟悉了。對於有這種心理的同學，我想對他們說：我剛開始也是這樣想的，直到後來我被編譯器揍的滿頭包，才下定決心回來認真學習一下String型別。
Rust的字串分為以下幾種型別：
- str：表示固定長度的字串
- String：表示可增長的字串
- CStr：表示由C分配，被Rust借用的字串，一般用於和C語言互動
- CString：表示由Rust分配並且可以傳遞給C語言的字串
- OsStr：表示和作業系統相關的字串，主要為了相容Windows
- OsString：OsStr的可變版本
- Path：表示路徑
- PathBuf：是Path的可變版本
本文我們重點討論前兩種，因為它們是開發過程中最常用的，也是比較容易混淆的。對於str，我們常見的是它的引用型別，&str。如果你看過了Rust入坑指南：核心概念一文後，相信你已經瞭解了引用型別和Ownership的概念。也就是說String型別具有Ownership而&str沒有。
在Rust中，String本質上是Vec<u8>，Vec是向量集合的關鍵字，我們在後面會介紹。String型別由三個部分組成，分別是：指向堆中位元組序列的指標，記錄堆中位元組序列的長度和堆分配的容量。通過一段程式碼也許你很有更深的理解。
fn main() { let mut a = String::from("foo"); println!("{:p}", a.as_ptr()); println!("{:p}", &a); assert_eq!(a.len(), 3); a.reserve(10); assert_eq!(a.capacity(), 13); }
在這段程式碼中我們可以看到，a.as_ptr()獲取指標和&a獲取的指標是不一樣的。
這裡我們解釋一下，as_ptr獲取到的指標是堆中位元組序列的指標地址，而&a的地址是字串變數在棧上的指標地址。另外，len()和capacity()方法得到的長度都是位元組數量，而非字元數量。這裡你可以自己動手試試中文字元的長度。
聊完了字串的基本概念以後，相信你已經對Rust的字串有了一個大概的認識。接下來我們就一起來看一看字串的CRUD的方法吧。
建立字串
話不多說，先來展示一下建立字串的各種方法。
fn main() {
let string: String = String::new();
let string: String = String::from("hello rust");
let string: String = String::with_capacity(10);
let str: &'static str = "Jackey";
let string: String = str.to_owned();
let string: String = str.to_string();
}我們比較常用的是前兩種，下面介紹一下後面幾個方法。with_capacity()是建立一個空字串，引數表示在堆中分配的位元組數。to_owned和to_string是演示瞭如何把&str型別轉換成String型別。
修改字串
Rust修改字串的常用方法也有很多，例如在字串後追加，連線兩個字串，更新字串等。下面這段程式碼就展示了一些修改字串的方法。
fn main() {
let mut hello = String::from("Hello, ");
hello.push('J'); // 追加單個字元
hello.push_str("ackey! "); //追加字串
println!("push: {}", hello);
hello.extend(['M', 'y', ' '].iter()); //追加多個字元，引數為迭代器
hello.extend("name".chars());
println!("extend: {}", hello);
hello.insert(0, 'h'); //類似於push，可以指定插入的位置
hello.insert(1, 'a');
hello.insert(2, '!');
hello.insert_str(0, "Haha");
println!("insert: {}", hello);
let left = "Hello, ".to_string();
let right = "World".to_string();
let result = left + &right;
println!("+: {}", result); //使用+連線字串時，第二個必須為引用
let mut message = "rust".to_string(); //使用+=連線字串時，字串必須定義為可變
message += "!";
println!("+=: {}", message);
let s = String::from("foobar");
let s: String = s
.chars()
.enumerate()
.map(|(_i, c)| {c.to_uppercase().to_string()})
.collect();
println!("update chars: {}", s);
let s1 = String::from("hello");
let s2 = String::from("rust");
let s3 = format!("{}-{}", s1, s2);
println!("format: {}", s3);
}我們對上面的程式碼做一些補充的解釋。
push和insert類似，帶有_str的方法接收的引數是字串，否則只能接收單個字元。insert可以指定插入的位置，而push只能在字串末尾插入。
使用「+」連線字串時，第一個引數是String型別，第二個則需要是引用型別&str。這類似於我們呼叫一個add方法，它的定義是這樣的：
fn add(self, s: &str) -> String {所以，第一個引數的ownership轉移到了函式中，又通過返回結果傳遞出來。也就是說，在使用了+操作符之後，left已經沒有ownership了。
字串查詢
在Rust中，字串是不能根據位置來獲取到指定字元的。也就是下面這段程式碼是編譯不過的。
let s1 = String::from("hello");
let h = s1[0];因為，Rust會認為這個0是指第一個位元組，而Rust字串中的字元可能佔有多個位元組（還記得前面我讓你用中文字元實驗程式碼嗎？）所以，如果你單純的想要獲取一個位元組，編譯器不知道你是真的想要獲取位元組對應的數值，還是要獲取那個字元。
我們在處理字串時通常有以下方法：
fn main() {
let hello = "Здравствуйте";
let s = &hello[0..4];
println!("{}", s);
let chars = hello.chars();
for c in chars {
println!("{}", c);
}
let bytes = hello.bytes();
for byte in bytes {
println!("{}", byte);
}
let get = hello.get(0..1);
let mut s = String::from("hello");
let get_mut = s.get_mut(3..5);
let message = String::from("hello-world");
let (left, right) = message.split_at(6);
println!("left: {}, right: {}", left, right);
}通常是使用字元切片，也可以使用chars方法獲取到Chars迭代器，然後可以對每個字元進行單獨處理。此外，使用get或get_mut方法也可以接收索引範圍，返回指定的字串切片。返回結果是Option型別，這是因為如果指定的索引返回不能返回完整字元，那麼Rust就會返回None。這裡也可以使用is_char_boundary方法來判斷一個位置是否是非法邊界。
最後，也可以使用split_at或split_at_mut方法來分割字串。這要求分割的位置正好是字元邊界位置，如果不是，程式就會崩潰。
刪除字串
Rust的標準庫提供了一些刪除字串的方法，我們來演示一些：
fn main() {
let mut hello = String::from("hello");
hello.remove(3);
println!("remove: {}", hello);
hello.pop();
println!("pop: {}", hello);
hello.truncate(1);
println!("truncate: {}", hello);
hello.clear();
println!("clear: {}", hello);
}結果如圖：
remove方法用來刪除字串中的某個字元，其接收的引數是字元的起始位置，如果是不是某個字元的起始位置，會導致程式崩潰。
pop方法會彈出字串末尾的字元，truncate方法是擷取指定長度字串，而clear方法則是用來清空字串。
至此，關於Rust中的字串的基本概念和CRUD我們都已經介紹完了，接下來我們再來看另一種集合型別Vector。
Vector
Vector是用來儲存相同資料型別的多個數據一種資料型別。它的關鍵字是Vec<T>。下面我們一起來看看向量的CRUD吧。
建立向量
fn main() {
let v1: Vec<i32> = Vec::new();
let v2 = vec![1, 2, 3];
}上面這段程式碼演示了建立一個向量的兩種方式，第一種是使用new函式來建立一個空的向量，由於沒有新增元素，所以要顯式的指定儲存元素的型別。第二種是建立一個有初始值的向量集合，我們直接使用vec！巨集，然後指定初始值即可，不需要指定向量中元素的資料型別，因為編譯器可以自己推斷出來。
更新向量
fn main() {
let mut v = Vec::new();
v.push(1);
v.push(2);
}建立一個空的向量之後，如果我們想要增加元素，就可以直接使用push方法，向末尾追加元素。
刪除向量
fn main() {
let mut v = Vec::new();
v.push(1);
v.push(2);
v.push(3);
v.pop();
for i in &v {
println!("{}", i);
}
}刪除單個元素可以使用pop方法，而要刪除整個向量，只能像其他結構體一樣，到其ownership失效。
讀取向量元素
fn main() {
let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];
let third: &i32 = &v[2];
println!("The third element is {}", third);
match v.get(2) {
Some(third) => println!("The third element is {}", third),
None => println!("There is no third element."),
}
let v = vec![100, 32, 57];
for i in &v {
println!("{}", i);
}
}當你需要讀取單個指定元素時，有兩種方法可以用，一種是使用[]，另一種是使用get方法。兩種方法的區別是：第一種返回的是元素的型別，而get返回的是Option型別。如果你指定的位置越界了，那麼使用第一種方法程式會直接崩潰，而使用第二種方法則會返回None。
此外，還可以通過遍歷向量的形式來讀取元素。如果想要儲存不同型別的資料，我們可以藉助列舉型別。
fn main() {
enum SpreadsheetCell {
Int(i32),
Float(f64),
Text(String),
}
let row = vec![
SpreadsheetCell::Int(3),
SpreadsheetCell::Text(String::from("blue")),
SpreadsheetCell::Float(10.12),
];
}HashMap
HashMap儲存了KV結構的資料，各個Key必須是同一種類型，各個Value必須是同一種類型。由於HashMap是三種集合型別中使用最少的，所以在使用之前，需要手動引入進來
use std::collections::HashMap;建立HashMap
首先我們來了解一下如何建立一個新的Hash Map並增加元素。
use std::collections::HashMap;
fn main() {
let field_name = String::from("Favorite color");
let field_value = String::from("Blue");
let mut map = HashMap::new();
map.insert(field_name, field_value);
}注意，在使用insert方法時，field_name和field_value都會失去所有權。那如何再使用它們呢？我們只能從Hash Map中再拿出來。
訪問Hash Map的資料
use std::collections::HashMap;
fn main() {
let field_name = String::from("Favorite color");
let field_value = String::from("Blue");
let mut map = HashMap::new();
map.insert(field_name, field_value);
let favorite = String::from("Favorite color");
let color = map.get(&favorite);
match color {
Some(x) => println!("{}", x),
None => println!("None"),
}
}可以看到，我們使用get可以獲取到指定Key的值，get方法返回的是Option型別，如果沒有指定的Value，則會返回None。此外，也可以使用for迴圈來遍歷Hash Map。
use std::collections::HashMap;
fn main() {
let mut scores = HashMap::new();
scores.insert(String::from("Blue"), 10);
scores.insert(String::from("Yellow"), 50);
for (key, value) in &scores {
println!("{}: {}", key, value);
}
}更新Hash Map
當我們向同一個Key insert值時，舊的值就會被覆蓋。如果只想要在Key不存在時插入，則可以使用entry。
use std::collections::HashMap;
fn main() {
let mut scores = HashMap::new();
scores.insert(String::from("Blue"), 10);
scores.entry(String::from("Yellow")).or_insert(50);
scores.entry(String::from("Blue")).or_insert(50);
println!("{:?}", scores);
}總結
今天帶大家一起挖了三個坑，string，vector和hash map，分別介紹了每種資料型別的CRUD。對string的介紹佔了比較大的篇幅，因為它是最常用的資料型別之一。當然這部分的相關知識還有很多，歡迎大家和我一起學習交流