为什么Rust有结构体和枚举？

Question

Rust的枚举是代数数据类型。据我所知，这似乎包含了结构体的所有内容。那么，结构体有什么不同之处，需要保留它呢？

- user782220

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@ChrisMorgan，如果这样的东西存在（我认为不存在），那么它非常难以找到。在所有关于“struct enum”的问题中，这个问题是最接近的，但它完全不是同一个问题。 - huon

Answer 1

首先，您是正确的，从语义上讲，enum严格优于struct，因此struct有些多余。

然而，这里还有其他元素。

• 易用性：在enum中，只能通过匹配来直接访问值；相比之下，访问struct字段更容易使用。您可以为每个字段编写访问器，但那确实很麻烦。

• 区别：一个enum是一个标记联合，一个struct具有固定布局；我们（程序员）通常喜欢给事物贴标签，因此赋予不同功能不同名称可能会受到赞赏。

据我所见，struct因此成为语法糖。我通常更喜欢精简和高效，但是一点点糖也可以大大增加能够简洁表示的内容。

- Matthieu M.

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注意：存在（实验性的）“结构体变量”，因此文档指向可能在未来过时。 - Manishearth

“enum” 严格优于 “struct” 吗？似乎 “enum” 依赖于 “struct” 和 “tuple” 来存储每个变量中的多个元素。我想，如果去掉 “struct”，但保留 “tuple”，则 “enum” 可以实现所有 “struct” 的功能。 - 8bittree

@8bittree：您可以将多个字段存储在单个变量或元组中，但是您无法为它们命名。 - Matthieu M.

嗯... 经过更深入的思考，并查看 Rust 书籍，我认为这取决于“枚举”的定义。如果将其定义为狭义的“它是这些变体之一，每个变体包含单个有效负载数据”，则它与结构体正交。如果将其定义扩展为实际在 Rust 中包含全部行为，则枚举使结构体在技术上变得多余（也包括元组）。我对此有些不舒服，因为使用狭义定义，可以通过使用结构体和元组有效负载完全复制枚举的当前行为。 - 8bittree

枚举并不 严格 优于结构体，它们是不同的。Lukas Kalbertodt 解释了这一点，指出枚举“无法构建产品类型”，如果数据类型具有多个独立组件需要分别访问，则使用枚举会很麻烦。 - Ultrasaurus

Answer 2

首先，Rust具有广泛的数据类型：

- 带有命名字段的结构体（`struct Foo {bar: uint}`） - 元组结构体（`struct Foo(pub Bar, Baz)`） - 没有字段的结构体（`struct Foo;`） - 枚举，具有各种类型的变量：

- 没有字段的变量（例如`None`） - 元组变量（例如`Some(T)`） - 结构体变量（例如`Some { pub inner :T }`）

这使得程序员在定义数据类型时具有一定的灵活性。通常，如果结构体/变量只有一个字段，您不想要命名字段。在这种情况下，Rust允许您使用元组结构体/元组变量。

如果从Rust中删除结构体，则不会损失功能，可以再次使用具有结构体变量的枚举。但是，将会产生大量单变量枚举，这将是不必要且繁琐的。

- Manishearth

Answer 3

虽然不是百分之百正确，但另一种思考方式是： enum 并不比 struct 更优越，它只是语法糖使其看起来更优秀。

enum 是一种和类型（sum type）表示它的值是一组其他类型中的一个值。例如，Result<T, E> 类型是类型 T 或者类型 E 中的一个。因此，每个 enum 变量都与一个类型相关联。其他所有内容（无类型、元组变量和结构体变量）可能只是语法糖。

enum Animal {
    // without syntax sugar
    Cat(i32),  
    // desugars to `Dog(())` (empty tuple/unit) 
    Dog,
    // desugars to `Horse((i32, bool))` (tuple)
    Horse(i32, bool),
    // desugars to `Eagle(GeneratedEagleType)` and a struct definition outside
    // of this enum `struct GeneratedEagleType { weight: i32, male: bool }`
    Eagle { weight: i32, male: bool }
}

因此，如果每个枚举变量都与精确一个类型相关联，则足以满足要求。在这种情况下，枚举不优于结构体，因为它无法构建产品类型（如结构体）。

能够在枚举变量定义内部编写“类型定义”仅仅是为了方便。

另外：结构体也优于元组结构和元组。如果忽略名称，则这三个事物几乎等价。但是为了方便起见，Rust仍然具有这三种不同类型的类型。

请注意，我不知道这些枚举定义是否实际上是语法糖。但他们可能是，这可能会有所帮助。

- Lukas Kalbertodt

Answer 4

可见性

不要在可能是瞬时实现细节中寻找原因（我不是核心团队成员，也没有深入了解），但是

• 公共枚举类型不能包含私有结构体。
• 公共结构体可以包含私有枚举类型。

另请参阅

• 为什么“无法泄漏私有类型”只适用于结构体而不适用于枚举类型？

- Evan Carroll

Answer 5

除了上面的答案之外，另一个重要的区别是枚举在某一时刻仅可以是所述值之一，而结构体则表示该实例的所有参数的值。 例如：

enum Things{
Box, 
Page(i32),
}

struct Things{
box: Option<String>,
page: i32,
}

在上述情况下，一个单独的枚举可以是一个Box或者一个Page，而一个单独的结构体将代表一个Box和一个Page。

- Ishita Singh

Answer 6

你说得对，枚举和特质以及它们通过结构体的继承实现了代数数据类型。

然而，特质是一组可扩展的类型，任何结构体都可以从任何代码中获得任何特质。使用内省，可以期望具有给定特质的值，并动态挖掘出结构体的实际类型。但是，该类型属于一组不可预测的类型，因为任何结构体都可以从任何地方获得所述特质。

而枚举一次性定义了有限的类型层次结构，使其可预测且直接匹配子类型，就像它们是简单值一样。围绕枚举的语言功能因此可以进行优化，以便在静态情况下进行类型检查，提供更高的性能和一些语言糖。但是，层次结构描述包含在枚举定义中，不影响特质类型系统。

简而言之，枚举以一种包容的方式缩小了类型层次结构，而不是依赖于特质，这些特质可以由任何代码扩展并影响所有内容。

- Victor Paléologue