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5. 数据结构 🟢

本章涵盖了 Rust 的基础数据结构。我们将探索 Rust 如何管理集合和复合类型，这些类型中的许多都能直接映射到 C/C++ 概念，但增加了额外的安全性保证。

1. 数组与元组

数组 (Arrays)

数组包含固定数量的同类型元素，在编译时确定。它们存储在栈 (Stack) 上。

fn main() {
    let a: [i32; 3] = [1, 2, 3];
    let b = [0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]
    
    println!("第一个元素：{}", a[0]);
    // a[10]; // ❌ 运行时崩溃 (边界检查)
}

元组 (Tuples)

元组具有固定大小，可以组合不同的类型。

fn main() {
    let t: (i32, f64, &str) = (500, 6.4, "hello");
    let (x, y, z) = t; // 解构
    
    println!("y 的值：{}", t.1); // 通过点符号访问
}

2. 切片 (Slices)

切片是集合中连续元素序列的视图。它们是包含指向数据的指针和长度的“胖指针”。

fn main() {
    let a = [1, 2, 3, 4, 5];
    let slice = &a[1..4]; // [2, 3, 4]
    
    println!("长度：{}", slice.len());
}

3. 字符串：String vs &str

Rust 有两种主要的字符串类型。

fn main() {
    let s_slice: &str = "Hello"; // 字符串字面量（存储在二进制中）
    let mut s_owned = String::from("Hello"); // 堆分配
    s_owned.push_str(", world!");
    
    let borrow: &str = &s_owned; // 将 String 借用为 &str
}

4. 结构体 (Structs)

命名字段结构体

struct User {
    username: String,
    active: bool,
}

fn main() {
    let user1 = User {
        username: String::from("alice"),
        active: true,
    };
}

元组结构体

对于从原始类型创建不同类型非常有用（即“Newtype”模式）。

#![allow(unused)]
fn main() {
struct Color(i32, i32, i32);
struct Point(i32, i32, i32);

let black = Color(0, 0, 0);
let origin = Point(0, 0, 0);
}

5. 集合：Vec 与 HashMap

Vec<T> (动态数组)

可增长、在堆上分配的数组。相当于 C++ 中的 std::vector。

fn main() {
    let mut v = vec![1, 2, 3];
    v.push(4);
    
    // 危险的索引
    let third = &v[2]; // 可能导致崩溃
    let safe_third = v.get(2); // 返回 Option<&T>
}

HashMap<K, V>

键值对。相当于 C++ 中的 std::unordered_map。

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut scores = HashMap::new();
    scores.insert(String::from("Blue"), 10);
}

深入探讨：C++ vs Rust 引用

对 C++ 开发者而言，重要的是注意：

1. 没有右值/万能引用：Rust 默认使用所有权和移动，而非 &&。
2. 按位移动：Rust 中的移动始终是浅层的 memcpy。没有移动构造函数。
3. 自动解引用 (Auto-Deref)：编译器可以通过 Deref Trait 自动对多层指针（例如从 Box<String> 到 &str）进行解引用。