Ngôn ngữ lập trình Rust

Định nghĩa và khởi tạo Structs

Một số thuật ngữ:

• instance: thực thể
• mutable: có thể thay đổi được

Structs tương tự như tuples (trình bày tại phần "The Tuple Type"), đó là chúng đều giữ các giá trị có mối liên hệ với nhau. Một điểm chung nữa đó là các thành phần bên trong struct và tuple có thể khác kiểu dữ liệu. Tuy nhiên, sự khác nhau cơ bản ở đây là các phần tử trong struct sẽ được đặt tên tương ứng cho từng trường, làm cho struct sẽ có ý nghĩa rõ ràng hơn so với tuple. Có thể gán tên đồng nghĩa với việc struct sẽ linh hoạt hơn tuple: ví dụ, bạn sẽ không phải dựa vào thứ tự của các phân tử để truy cập giá trị.

Để định nghĩa một struct, chúng ta sử dụng từ khóa struct kèm theo tên struct đó. Tên của struct nên đặt một cách gợi nhớ và có ý nghĩa. Sau đó, bên trong cặp ngoặc nhọn, ta sẽ định nghĩa tên và kiểu dữ liệu cho từng phần tử , hay "trường dữ liệu" (được gọi là field) trong struct đó. Ví dụ, mục 5-1 thể hiện một struct lưu trữ thông tin về một tài khoản của người dùng.

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {}

Listing 5-1: Định nghĩa một struct có tên User

Để sử dụng struct sau khi đã định nghĩa, chúng ta sẽ tạo ra một instance của struct đó bằng cách đặt giá trị cho từng trường. Một instance được tạo ra bắt đầu bằng tên struct, bên trong cặp ngoặc nhọn sẽ chứa các cặp khóa: giá trị (key: value), trong đó keys đại diện cho tên của từng trường và value thể hiện cho giá trị cần lưu của trường đó trong struct. Nói một cách khác, struct như một bản mẫu chung cho kiểu dữ liệu, còn instances sẽ hoàn thiện struct đó bằng cách điền các giá trị vào mẫu chung đó. Ví dụ, ta có thể khởi tạo một user cụ thể như sau.

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {
    let user1 = User {
        email: String::from("[email protected]"),
        username: String::from("someusername123"),
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };
}

Listing 5-2: Tạo một instance "User"

Để lấy giá trị của các trường trong struct, ta sử dụng dấu chấm. Nếu bạn muốn lấy ra địa chỉ email của user, có thể dùng user1.email. Nếu instance có thể thay đổi được (mutable), ta có thể thay đổi giá trị của bất kì trường nào mà mình muốn. Listing 5-3 cho ta thấy làm sao để thay đổi email trong instance User.

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {
    let mut user1 = User {
        email: String::from("[email protected]"),
        username: String::from("someusername123"),
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };

    user1.email = String::from("[email protected]");
}

Listing 5-3: Thay đổi email trong instance "User"

Chú ý rằng instance(thực thể) này phải thay đổi được (mutable); Rust không cho phép chúng ta đánh dấu mutable cho các trường dữ liệu bên trong struct. Ta cũng có thể tạo ra một instance và đặt nó ở cuối của thân hàm (last expression) để ngầm định giá trị trả về cho hàm đó.

Listing 5-4 cho ta thấy một hàm build_user trả về một User instance với email và username. Trường active có giá trị true và trường sign_in_count có giá trị 1.

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn build_user(email: String, username: String) -> User {
    User {
        email: email,
        username: username,
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    }
}

fn main() {
    let user1 = build_user(
        String::from("[email protected]"),
        String::from("someusername123"),
    );
}

Listing 5-4: Hàm build_user trả về User instance với email và username

Đặt tên các tham số truyền vào của hàm trùng với tên của các trường trong struct sẽ giúp chương trình dễ đọc hơn, tuy nhiên việc này sẽ khiến ta cảm thấy hơi "khó chịu" nếu gặp một struct phức tạp. May mắn thay, ta đã có một cách thuận tiện hơn!

Khởi tạo vắn tắt (Field Init Shorthand)

Nếu tham số truyền vào trùng tên với tên trường dữ liệu, ta có thể sử dụng cú pháp vắn tắt (field init shorthand) để viết lại như sau.

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn build_user(email: String, username: String) -> User {
    User {
        email,
        username,
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    }
}

fn main() {
    let user1 = build_user(
        String::from("[email protected]"),
        String::from("someusername123"),
    );
}

Listing 5-5: Hàm build_user sử dụng cách khởi tạo mới bởi vì email và username ở tham số truyền vào trùng tên với tên trường dữ liệu struct

Ở đây, chúng ta tạo mới một instance của User struct, có trường email. Ta cũng muốn gán giá trị của trường email bởi giá trị của tham số email truyền vào hàm build_user. Do chúng đều có cùng tên, nên ta chỉ cần viết email thay vì email:email.

Tạo Instances từ Instances khác với Struct Update Syntax

Việc tạo ra một instance từ một instance khác gần giống nó là một việc làm rất phổ biến trong lập trình. Với Rust, bạn có thể sử dụng struct update syntax.

Đầu tiên, Listing 5-6 sẽ cho ta thấy cách tạo User instance một cách thông thường, không sử dụng update syntax. Ta sẽ gán giá trị mới cho trường email, còn các trường còn lại sẽ giữ nguyên như ở user1 trong Listing 5-2.

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {
    // --snip--

    let user1 = User {
        email: String::from("[email protected]"),
        username: String::from("someusername123"),
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };

    let user2 = User {
        active: user1.active,
        username: user1.username,
        email: String::from("[email protected]"),
        sign_in_count: user1.sign_in_count,
    };
}

Listing 5-6: Tạo mới User instance sử dụng lại một vài giá trị của user1

Sử dụng struct syntax update, ta có thể có kết quả tương tự nhưng với ít dòng code hơn, như ở Listing 5-7. Cú pháp .. chú thích rằng các trường còn lại không được khai báo một cách tường minh sẽ có cùng một giá trị với instance cho trước.

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {
    // --snip--

    let user1 = User {
        email: String::from("[email protected]"),
        username: String::from("someusername123"),
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };

    let user2 = User {
        email: String::from("[email protected]"),
        ..user1
    };
}

Listing 5-7: Sử dụng struct update syntax để gán giá trị cho email của User instance nhưng sử dụng các giá trị còn lại từ user1

Đoạn code ở Listing 5-7 tạo ra instance user2 khác email nhưng lại giống username, active và sign_in_count với user1. Cú pháp ..user1 phải được đặt ở cuối để thể hiện rằng các giá trị còn lại sẽ phải bằng với các trường tương ứng của user1.

Chú ý rằng struct update syntax sử dụng = như một phép gán; điều này có đươc là bởi vì nó đã chuyển quyền sở hữu dữ liệu (move), như chúng ta đã biết trong phần “Ways Variables and Data Interact: Move”. Ở trong ví dụ này, ta không thể sử dung user1 sau khi đã tạo user2 vì String trong trường username của user1 đã chuyển quyền sở hữu (move) vào trong user2. Do đó, ta chỉ có thể sử dụng active và sign_in_count từ user1. Kiểu dữ liệu của active và sign_in_count là những kiểu đã implement Copy trait, các bạn có thể xem thêm phần “Stack-Only Data: Copy” để hiểu hơn.

Sử dụng Tuple Structs

Rust cũng hỗ trợ tạo structs trông giống như tuples, được gọi là tuple struct. Tuple structs không có tên của các trường dữ liệu trong struct đó; chúng chỉ có các kiểu dữ liệu. Tuple structs rất hữu dụng khi bạn muốn tạo cho tuple đó một cái tên và khiến cho chúng nổi bật hơn so với những tuples còn lại.

Để định nghĩa một tuple struct, hãy bắt đầu với từ khóa struct và tên của struct, sau đó đến kiểu dữ liệu trong tuple. Ví dụ, hãy tạo hai tuple structs có tên là Color và Point:

struct Color(i32, i32, i32);
struct Point(i32, i32, i32);

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

Chú ý rằng black và origin có kiểu dữ liệu khác nhau. Mỗi struct bạn định nghĩa đều có kiểu riêng của nó, kể cả khi các trường trong struct đó có chung một kiểu dữ liệu. Ví dụ, một hàm truyền tham số kiểu Color không thể nhận tham số truyền vào kiểu Point, kể cả khi chúng đều có chung kiểu dữ liệu của từng trường (là i32). Mặt khác, instance của tuple struct có thể sự dụng như một tuple: bạn có thể tách chúng thành nhiều phần bằng cách sử dụng . để truy cập đến từng trường.

Unit-like Structs

Bạn có thể định nghĩa một struct mà không hề có bất kì một trường dữ liệu nào! Những kiểu structs này được gọi là unit-like structs vì chúng tương tự như (), là một kiểu dữ liệu được đề cập trong phần “The Tuple Type”. Unit-like structs rất thích hợp khi bạn muốn implement một trait và không có bất kì dữ liệu nào cần lưu trữ. Ta sẽ bàn thêm về trait ở chương 10. Sau đây là ví dụ về việc tạo unit struct có tên là AlwaysEqual.

struct AlwaysEqual;

fn main() {
    let subject = AlwaysEqual;
}

Để định nghĩa AlwaysEqual, ta sử dụng từ khóa struct đi kèm với tên mình muốn, kết thúc bởi dấu chấm phẩy và không cần có ngoặc nhọn hay ngoặc đơn đi kèm! Khi đó ta có thể tạo ra một instance của AlwaysEqual là subject.

Ownership of Struct Data

User struct định nghĩa ở Listing 5-1 dùng kiểu String thay vì dùng &str. Việc này là có chủ ý vì ta muốn struct sở hữu toàn bộ dữ liệu bên trong nó, như vậy vòng đời của dữ liệu sẽ ngang bằng với vòng đời của struct.

Struct hoàn toàn có thể lưu trữ các tham chiếu, nhưng để làm được điều đó thì cần sử dụng tới lifetimes, một tính năng của Rust sẽ được đề cập đến trong chương 10. Lifetimes sẽ đảm bảo rằng dữ liệu trong struct sẽ có vòng đời ít nhất là ngang với vòng đời của chính struct đó. Nếu bạn làm như ví dụ sau, lỗi sẽ xảy ra:

Filename: src/main.rs

struct User {
    active: bool,
    username: &str,
    email: &str,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {
    let user1 = User {
        email: "[email protected]",
        username: "someusername123",
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };
}

Compiler sẽ nói rằng bạn cần dùng lifetime:

p

$ cargo run
   Compiling structs v0.1.0 (file:///projects/structs)
error[E0106]: missing lifetime specifier
 --> src/main.rs:3:15
  |
3 |     username: &str,
  |               ^ expected named lifetime parameter
  |
help: consider introducing a named lifetime parameter
  |
1 ~ struct User<'a> {
2 |     active: bool,
3 ~     username: &'a str,
  |

error[E0106]: missing lifetime specifier
 --> src/main.rs:4:12
  |
4 |     email: &str,
  |            ^ expected named lifetime parameter
  |
help: consider introducing a named lifetime parameter
  |
1 ~ struct User<'a> {
2 |     active: bool,
3 |     username: &str,
4 ~     email: &'a str,
  |

For more information about this error, try `rustc --explain E0106`.
error: could not compile `structs` due to 2 previous errors

Trong chương 10, ta sẽ tìm hiểu cách để sửa lỗi trên. Còn hiện tại, hãy cứ sử dụng String thay vì &str.