Rust實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆椒?/h1>

 更新時間：2022年10月24日 11:24:28   作者：微涼秋意  

這篇文章主要介紹了Rust實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆椒?Rust?并不是面向?qū)ο蟮恼Z言，但是面向?qū)ο蟮墓δ芏伎梢酝ㄟ^自身的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，本文通過示例代碼給大家詳細(xì)講解，需要的朋友可以參考下

目錄

• 前言
• 1、實(shí)現(xiàn)封裝（pub）
• 2、實(shí)現(xiàn)繼承（trait）
• 2.1、為共有行為定義一個 Trait
• 2.2、Trait 對象執(zhí)行的是動態(tài)派發(fā)
• 2.3、Trait對象必須保證對象安全
• 3、實(shí)現(xiàn)多態(tài)（結(jié)合泛型）
• 4、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模式

前言

面向?qū)ο蟮木幊陶Z言通常實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的封裝與繼承并能基于數(shù)據(jù)調(diào)用方法。“設(shè)計(jì)模式四個小幫手”在《設(shè)計(jì)模式》中給出面向?qū)ο蟮亩x：面向?qū)ο蟮某绦蛴蓪ο蠼M成，對象包裝了數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的過程，這些過程通常被稱作方法或操作。Rust 并不是面向?qū)ο蟮恼Z言，但是面向?qū)ο蟮墓δ芏伎梢酝ㄟ^自身的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。

1、實(shí)現(xiàn)封裝（pub）

調(diào)用對象外部的代碼無法直接訪問對象內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，唯一可以與對象進(jìn)行交互的方法就是通過它公開的 API，在Rust 中使用 pub關(guān)鍵字來供外部訪問。

封裝的示例：

pub struct AveragedCollection{
    list:Vec<i32>,
    average:f64
}

impl AveragedCollection{
    pub fn add(&mut self,value:i32){
        self.list.push(value);
        self.update_average();
    }

    pub fn remove(&mut self)->Option<i32>{
        let result=self.list.pop();
        match result {
            Some(value)=>{
                self.update_average();
                Some(value)
            },
            None=>None
        }
    }

    pub fn average(&self)->f64{
        self.average
    }

    fn update_average(&mut self){
        let total:i32=self.list.iter().sum();
        self.average=total as f64 / self.list.len() as f64;
    }
}

代碼解釋：

• 結(jié)構(gòu)體 AveragedCollection 含有l(wèi)ist動態(tài)集合與average 兩個變體
  • 結(jié)構(gòu)體被pub修飾，可以被外部訪問，但是兩個變體不可以被訪問
  • 兩個變體的修改交給下面定義的其他pub修飾的方法
• add與remove 完成list集合的元素添加與刪除，默認(rèn)調(diào)用封裝的更新方法
• update_average 用來更新平均數(shù)，而average方法被pub修飾，外部可以直接訪問平均數(shù)

由此示例可知 Rust 結(jié)構(gòu)體等類型默認(rèn)是私有的，相當(dāng)于C++/Java中的private，而被pub修飾后相當(dāng)于public，合理利用這些關(guān)鍵字可以做到封裝的效果。

2、實(shí)現(xiàn)繼承（trait）

繼承可以使對象沿用另外一個對象的數(shù)據(jù)和行為，無需定義相關(guān)代碼，代碼復(fù)用效率高。Rust 中不存在繼承，但是可以通過 trait 方法來實(shí)現(xiàn)代碼共享，且可以在 trait 中覆蓋定義的方法，這就相當(dāng)于主流語言中的子類繼承父類與重寫父類方法。

2.1、為共有行為定義一個 Trait

Rust 避免將 struct或 enum 稱為對象，因?yàn)樗鼈兣cimpl塊是分開的。

• trait對象有些類似于其它語言中的對象:
  • 它們某種程度上組合了數(shù)據(jù)與行為
• trait 對象與傳統(tǒng)對象不同的地方:
  • 無法為 trait對象添加數(shù)據(jù)
• trait對象被專門用于抽象某些共有行為，它沒其它語言中的對象那么通用

2.2、Trait 對象執(zhí)行的是動態(tài)派發(fā)

• 將trait約束作用于泛型時，Rust編譯器會執(zhí)行單態(tài)化:
  • 編譯器會為我們用來替換泛型類型參數(shù)的每一個具體類型生成對應(yīng)函數(shù)和方法的非泛型實(shí)現(xiàn)
• 通過單態(tài)化生成的代碼會執(zhí)行靜態(tài)派發(fā)(static dispatch)，在編譯過程中確定調(diào)用的具體方法
• 動態(tài)派發(fā)（dynamic dispatch) :
  • 無法在編譯過程中確定你調(diào)用的究竟是哪一種方法
  • 編譯器會產(chǎn)生額外的代碼以便在運(yùn)行時找出希望調(diào)用的方法
• 使用trait 對象，會執(zhí)行動態(tài)派發(fā):
  • 產(chǎn)生運(yùn)行時開銷
  • 阻止編譯器內(nèi)聯(lián)方法代碼，使得部分優(yōu)化操作無法進(jìn)行

2.3、Trait對象必須保證對象安全

• 只能把滿足對象安全(object-safe）的 trait 轉(zhuǎn)化為 trait 對象。
• Rust采用一系列規(guī)則來判定某個對象是否安全，只需記住兩條:
  • 方法的返回類型不是Self
  • 方法中不包含任何泛型類型參數(shù)

3、實(shí)現(xiàn)多態(tài)（結(jié)合泛型）

繼承是多態(tài)（Polymorphism）思想的實(shí)現(xiàn)，多態(tài)指的是編程語言可以處理多種類型數(shù)據(jù)的代碼，在 Rust中使用泛型與 trait 約束（限定參數(shù)化多態(tài) bounded parametric）模擬多態(tài)的使用。

有關(guān)Rust 泛型與特性的知識在本專欄前面已經(jīng)介紹過，幫大家放個鏈接：Rust 泛型與特性

4、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模式

狀態(tài)模式（state pattern）是一種面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式：

• 一個值擁有的內(nèi)部狀態(tài)由數(shù)個狀態(tài)對象(state object）表達(dá)而成，而值的行為則隨著內(nèi)
• 部狀態(tài)的改變而改變
• 使用狀態(tài)模式意味著:
  • 業(yè)務(wù)需求變化時，不需要修改持有狀態(tài)的值的代碼，或者使用這個值的代碼
  • 只需要更新狀態(tài)對象內(nèi)部的代碼，以便改變其規(guī)則。或者增加一些新的狀態(tài)對象
• 狀態(tài)模式的缺點(diǎn)：
  • 某些狀態(tài)之間是相互耦合的
  • 需要重復(fù)實(shí)現(xiàn)一些邏輯代碼

Rust不僅能夠?qū)崿F(xiàn)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模式，還可以支持更多的模式，例如：
將狀態(tài)和行為編碼為類型：
Rust 類型檢查系統(tǒng)會通過編譯時錯誤來阻止用戶使用無效的狀態(tài)。

面向?qū)ο蟮慕?jīng)典模式并不總是Rust編程實(shí)踐中的最佳選擇，因?yàn)镽ust具有所有權(quán)等其它面向?qū)ο笳Z言沒有的特性!

到此這篇關(guān)于Rust實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆椒ǖ奈恼戮徒榻B到這了,更多相關(guān)Rust面向?qū)ο髢?nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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