Rust实践指南：深入理解Vector集合类型-优快云博客

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Rust实践指南：深入理解Vector集合类型

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Vector是Rust中最常用的动态数组类型，它允许我们在运行时动态地增加或减少元素。本文将全面介绍Vector的各种特性和使用方法，帮助读者掌握这一核心数据结构。

Vector基础操作

Vector本质上是一个可增长的数组，与固定大小的数组不同，Vector的大小在编译时不需要确定。我们可以通过多种方式创建Vector：

let v1 = Vec::from([1, 2, 3]);  // 从数组创建
let v2 = vec![1, 2, 3];         // 使用宏创建
let v3 = vec!(1, 2, 3);         // 另一种宏语法

注意vec!宏和Vec::from在语义上是等价的，但前者更简洁。在实际开发中，vec!宏是最常用的初始化方式。

Vector的扩展与修改

Vector提供了丰富的方法来修改其内容：

let mut v = vec![1, 2, 4];
v.pop();       // 移除最后一个元素
v.push(3);     // 添加元素到末尾
v.extend([4,5]); // 扩展多个元素

特别值得注意的是extend方法，它可以将一个迭代器的所有元素添加到Vector中，这是批量添加元素的高效方式。

类型转换与Vector

Rust提供了多种将其他类型转换为Vector的方式：

let arr = [1, 2, 3];
let v1 = Vec::from(arr);  // 显式转换
let v2: Vec<i32> = arr.into(); // 使用into转换

let s = "hello".to_string();
let v3: Vec<u8> = s.into();  // String转为字节Vector

这些转换实现了Rust的From或Into trait，遵循Rust的惯用法。

Vector索引与切片

Vector支持索引访问，但需要注意越界问题：

let mut v = Vec::from([1, 2, 3]);
for i in 0..5 {
    if i < v.len() {
        println!("{}", v[i]);
    } else {
        v.push(i + 1);  // 动态扩展
    }
}

切片操作是处理Vector的常用方式，它提供了对Vector部分元素的引用：

let mut v = vec![1, 2, 3];
let slice = &mut v[0..2];  // 可变切片
slice[0] = 42;             // 修改会影响原Vector

容量管理

理解Vector的容量(capacity)和长度(length)区别很重要：

let mut v = Vec::with_capacity(10); // 预分配容量
assert_eq!(v.len(), 0);    // 长度为0
assert_eq!(v.capacity(), 10); // 容量为10

for i in 0..10 {
    v.push(i);  // 不会重新分配内存
}

当元素数量超过容量时，Vector会自动扩容，但这个过程涉及内存重新分配，可能影响性能。因此，在知道大概元素数量时，使用with_capacity预分配空间是优化性能的好习惯。

存储不同类型元素

虽然Vector要求元素类型一致，但我们可以通过枚举或trait对象来存储不同类型：

// 使用枚举
enum IpAddr {
    V4(String),
    V6(String),
}
let v = vec![
    IpAddr::V4("127.0.0.1".to_string()),
    IpAddr::V6("::1".to_string())
];

// 使用trait对象
trait IpAddr {
    fn display(&self);
}
let v: Vec<Box<dyn IpAddr>> = vec![
    Box::new(V4("127.0.0.1".to_string())),
    Box::new(V6("::1".to_string())),
];

这两种方式各有适用场景：枚举在变体固定且已知时更高效，trait对象在需要更灵活的类型系统时更有用。