07-自定义类型：结构体

自定义类型：结构体

原理

struct 在编译后对应连续内存布局（C 兼容的 repr）。Rust 默认不保证字段顺序（可重排以优化对齐填充），但 #[repr(C)] 可锁定为 C 兼容布局。

栈上结构体内存：struct { x: i32, y: f64 } 对齐后为 16 字节（4B x + 4B padding + 8B y）。#[derive(Debug)] 通过过程宏自动生成 fmt::Debug trait 实现，不增加运行时开销。

impl 块的 &self 参数在编译后对应一个隐式指针参数（等价于 C 的 this 指针）。关联函数（无 &self）是普通的命名空间函数，调用方式 Type::func()。

元组结构体 struct Point(i32, i32) 和普通同名结构体是不同的类型，不能互换。单元结构体 struct Unit; 实例大小为 0 字节（零大小类型 ZST），编译器优化后不留内存痕迹。

C: 结构体

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语法

定义与实例化

#[derive(Debug)]
struct Person {
    name: String,
    age: u32,
}
 
let mut p = Person {
    name: String::from("小明"),
    age: 18,
};
p.age = 19;                       // 需要 mut

字段初始化简写

let name = String::from("小明");
let age = 18;
let p = Person { name, age };     // 变量名==字段名时可省略

结构体更新语法

let p2 = Person {
    name: String::from("小红"),
    ..p1   // 其余字段从 p1 移动（Copy 字段复制）
};
// 非 Copy 字段被移动后 p1 不可再用

方法（impl 块）

impl Person {
    // 实例方法：&self / &mut self / self
    fn greet(&self) {
        println!("我叫{}", self.name);
    }
 
    fn birthday(&mut self) {
        self.age += 1;
    }
 
    // 关联函数（构造器模式）
    fn new(name: String, age: u32) -> Self {
        Person { name, age }
    }
}
 
let p = Person::new(String::from("小红"), 17);
p.greet();

结构体三种形式

形式	语法	访问
普通	struct P { x: i32 }	p.x
元组	struct P(i32, f64)	p.0, p.1
单元	struct P;	无字段

Debug 打印

#[derive(Debug)]
struct P { x: i32 }
let p = P { x: 5 };
println!("{:?}", p);     // P { x: 5 }
println!("{:#?}", p);    // 美化输出

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实践

力扣问题

力扣: 力扣数组题 — 结构体排序

#[derive(Debug)]
struct Student {
    name: String,
    ch: i32, ma: i32, en: i32,
}
 
fn main() {
    // 读入n个学生，按总分排序输出
}

AI 自检

1. impl<T> Point<T> 中 impl<T> 为何必须写？<T> 的作用域是什么？
2. ZST（零大小类型）如 struct Unit; 的实例大小为多少？编译器如何优化？