2.3 复合数据类型
复合数据类型是由其他类型组合而成的类型。Rust的复合数据类型有元组、数组、结构体、枚举等。
2.3.1 元组类型
元组类型是由一个或多个类型的元素组合成的复合类型，使用小括号“()”把所有元素放在一起。元素之间使用逗号“，”分隔。元组中的每个元素都有各自的类型，且这些元素的类型可以不同。元组的长度固定，一旦定义就不能再增长或缩短。如果显式指定了元组的数据类型，那么元素的个数必须和数据类型的个数相同。
我们可以使用“元组名.索引”来访问元组中相应索引位置的元素，元素的索引从0开始计数。
代码清单2-5中，第2行代码声明的元组tup1包含3个元素，类型依次是i8类型、f32类型、bool类型。第3行代码声明的元组tup2包含两个元素，第1个元素是f64类型；第2个元素是元组类型，其中又包含两个元素，分别是bool类型和i32类型。第4行代码声明的元组tup3只包含一个元素。当元组中只包含一个元素时，应该在元素后面添加逗号来区分是元组，而不是括号表达式。第6、7行代码使用“元组名.索引”来访问元组中相应索引位置的元素。第9行代码使用模式匹配的方式来解构赋值，元组中的每个元素按照位置顺序赋值给变量，即tup1的3个元素分别解构赋值给变量x、y和z。
代码清单2-5 元组类型
1 fn main() {
2 let tup1: (i8, f32, bool) = (-10, 7.7, false);
3 let tup2 = (7.7, (false, 10));
4 let tup3 = (100, );
5
6 println!("{}, {}", tup1.0, (tup2.1).1);
7 println!("{}", tup3.0);
8
9 let (x, y, z) = tup1;
10 println!("x: {}, y: {}, z: {}", x, y, z);
11 }
12
13 // -10, 10
14 // 100
15 // x: -10, y: 7.7, z: false
2.3.2 数组类型
数组类型是由相同类型的元素组合成的复合类型，我们可以使用[T; n]表示，T代表元素类型，n代表长度即元素个数。
数组的声明和初始化有以下3种方式。
1）指定数组类型，为每个元素赋初始值。所有初始值放入中括号“[]”中，之间使用逗号“，”分隔。
let arr: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5];
2）省略数组类型，为每个元素赋初始值。由于已指定每个元素的初始值，可以从初始值推断出数组类型。
let arr = [1, 2, 3, 4, 5];
3）省略数组类型，为所有元素使用默认值初始化。
let arr = [1; 5]; // 等价于：let arr = [1, 1, 1, 1, 1];
可以使用“数组名［索引］”来访问数组中相应索引位置的元素，元素的索引从0开始计数。
代码清单2-6中，第2行代码声明的数组arr1包含5个i32类型的元素并为每个元素赋初始值。第3行代码声明的数组arr2省略了数组类型，由编译器根据初始值自动推断数组类型。第4、5行代码使用默认值初始化数组，为每个元素指定初始值为1。
访问数组元素时最常遇到的问题是索引越界，第11行代码如果访问arr1[5]，将会抛出index out of bounds: the len is 5 but the index is 5的错误提示。在实际项目开发中，建议使用更加灵活的动态数组Vec。Vec是允许增长和缩短长度的容器类型，其提供的get方法在访问元素时可以有效避免索引越界问题。
代码清单2-6 数组类型
1 fn main() {
2 let arr1: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5];
3 let arr2 = [1, 2, 3, 4, 5];
4 let arr3: [i32; 5] = [1; 5];
5 let arr4 = [1; 5];
6
7 println!("{:?}", arr1);
8 println!("{:?}", arr2);
9 println!("{:?}", arr3);
10 println!("{:?}", arr4);
11 println!("arr1[0]: {}, arr3[2]: {}", arr1[0], arr3[2]);
12 }
13
14 // [1, 2, 3, 4, 5]
15 // [1, 2, 3, 4, 5]
16 // [1, 1, 1, 1, 1]
17 // [1, 1, 1, 1, 1]
18 // arr1[0]: 1, arr3[2]: 1
2.3.3 结构体类型
结构体类型是一个自定义数据类型，通过struct关键字加自定义命名，可以把多个类型组合在一起成为新的类型。结构体中以“name: type”格式定义字段，name是字段名称，type是字段类型。结构体名和字段名都遵循变量的命名规则，结构体名应该能够描述它所组合的数据的意义；字段默认不可变，并要求明确指定数据类型，不能使用自动类型推导功能。每个字段之间用逗号分隔，最后一个逗号可以省略。
结构体类型定义的语法如下。结构体ListNode是链表的数据结构，其中字段next的类型是一个指向ListNode结构体本身的智能指针。
1 struct ListNode {
2 val: i32,
3 next: Option<Box<ListNode>>,
4 }
代码清单2-7中，第1～4行代码定义的结构体Student包含&'static str类型的字段name和i32类型的字段score。第10～13行代码创建Student的实例student，以name: value格式为每个字段进行赋值，name是字段名，value是字段的值。第11行代码是字段初始化简写语法，将变量score的值赋值给字段score，两者有着相同的名称，可以简写成score，不用写成score: score。此外，实例中字段的顺序可以和结构体中声明的顺序不一致。
第15、16行代码使用“实例名.字段名”形式更改和访问结构体实例某个字段的值。需要注意的是，结构体实例默认是不可变的，且不允许只将某个字段标记为可变，如果要修改结构体实例必须在实例创建时就声明其为可变的。
第18～21行代码创建的实例student2，除字段name外，其余字段的值与student对应字段的值相同。这就可以使用结构体更新语法，对除字段name外未显式设置值的字段以student实例对应字段的值来赋值。
代码清单2-7 结构体类型
1 struct Student {
2 name: &'static str,
3 score: i32,
4 }
5
6 fn main() {
7 let score = 59;
8 let username = "zhangsan";
9
10 let mut student = Student {
11 score,
12 name: username,
13 };
14
15 student.score = 60;
16 println!("name: {}, score: {}", student.name, student.score);
17
18 let student2 = Student {
19 name: "lisi",
20 ..student
21 };
22
23 println!("name: {}, score: {}", student2.name, student2.score);
24 }
25
26 // name: zhangsan, score: 60
27 // name: lisi, score: 60
另外，还有两种特殊的结构体：元组结构体和单元结构体。
元组结构体的特点是字段只有类型，没有名称。元组结构体的定义以及实例创建如下所示。
1 struct Color(i32, i32, i32); 2 let black = Color(0, 0, 0);
单元结构体是指没有任何字段的结构体，代码如下所示，一般只用于特定的场景，在此不再细述。
struct Solution;
2.3.4 枚举类型
枚举类型是一个自定义数据类型，通过enum关键字加自定义命名来定义。其包含若干枚举值，可以使用“枚举名::枚举值”访问枚举值。当一个变量有几种可能的取值时，我们就可以将它定义为枚举类型。变量的值限于枚举值范围内，这样能有效防止用户提供无效值。根据枚举值是否带有类型参数，枚举类型还可以分成无参数枚举类型和带参数枚举类型。
代码清单2-8中，第2～6行代码定义了枚举类型ColorNoParam，包含Red、Yellow、Blue这3个枚举值。第9行代码声明的变量color_no_param与枚举值Red绑定。第10～14行代码使用match模式匹配来枚举所有的值，以处理不同值所对应的情况。第1行代码使用#[derive(Debug)]让ColorNoParam自动实现Debug trait，只有实现了Debug trait的类型才拥有使用{:?}格式化打印的行为，具体trait的相关知识会在第5章介绍。
代码清单2-8 无参数枚举类型
1 #[derive(Debug)]
2 enum ColorNoParam {
3 Red,
4 Yellow,
5 Blue,
6 }
7
8 fn main() {
9 let color_no_param = ColorNoParam::Red;
10 match color_no_param {
11 ColorNoParam::Red => println!("{:?}", ColorNoParam::Red),
12 ColorNoParam::Yellow => println!("{:?}", ColorNoParam::Yellow),
13 ColorNoParam::Blue => println!("{:?}", ColorNoParam::Blue),
14 }
15 }
16
17 // Red
代码清单2-9中，枚举类型ColorParam的枚举值都带有String类型参数，类似于函数调用，使用这种枚举值需要传入实参。
代码清单2-9 带参数枚举类型
1 #[derive(Debug)]
2 enum ColorParam {
3 Red(String),
4 Yellow(String),
5 Blue(String),
6 }
7
8 fn main() {
9 println!("{:?}", ColorParam::Blue(String::from("blue")));
10 }
11
12 // Blue("blue")