结构体与枚举

这一课你将能做到

1. 用 struct 建模数据（含方法与关联函数），用 enum 建模「多态状态」
2. 熟练使用 match 做穷尽式模式匹配，含解构与绑定
3. 用 Option 处理「可能没有」的值，掌握 if let 与 let else

为什么要学

Rust 没有 class 和继承，数据建模靠两个原语：struct 管数据形状，enum 管「可能是这几种情况之一」。组合起来能表达 Java 里要靠继承树或 sealed interface 才能表达的东西，而且 match 的穷尽性检查保证新增状态时所有处理点都被编译器揪出来。

判题系统的核心状态机——AC/WA/TLE/RE——就是 enum 的教科书场景。Java 21 的 record + sealed + switch 模式匹配正在向 Rust 靠拢，学完这课你对两种语言的理解都会加深。

先建立图像

// struct：值的形状（Java 的 record/POJO）
struct Submission {
    id: u64,
    language: String,
}

// enum：可能的状态集合，每个变体可以携带不同的数据（Java enum + sealed interface 合体）
enum Verdict {
    Accepted { time_ms: u32 },           // 结构体风格变体
    WrongAnswer(u32, String),            // 元组风格：样例号 + 差异信息
    CompileError(String),                // 单值
    TimeLimit,                           // 无数据
}

match 时编译器强制四种变体全部处理，漏一种就编译失败——这是 Java 的 default 分支给不了的安全性。

跟着做

步骤 1：定义结构体、实现方法

cargo new type-demo
cd type-demo

#[derive(Debug, Clone)]        // derive 自动实现调试打印与克隆，第 10 课展开
struct Submission {
    id: u64,
    language: String,
    time_used_ms: u32,
    memory_kb: u32,
}

impl Submission {
    // 关联函数：没有 self，对标 Java 静态工厂方法。惯例命名 new
    fn new(id: u64, language: &str) -> Self {
        Self { id, language: language.to_string(), time_used_ms: 0, memory_kb: 0 }
    }

    // &self：只读方法
    fn is_fast(&self) -> bool {
        self.time_used_ms < 1000
    }

    // &mut self：可修改自身
    fn record(&mut self, time_ms: u32, mem_kb: u32) {
        self.time_used_ms = time_ms;
        self.memory_kb = mem_kb;
    }
}

fn main() {
    let mut sub = Submission::new(1, "cpp");
    sub.record(128, 4096);
    println!("{sub:?}");     // {:?} 走 Debug derive
    println!("达标：{}", sub.is_fast());
}

三种 self：self 拿走所有权（少用）、&self 只读借用（默认选择）、&mut self 可变借用。

步骤 2：枚举携带数据

#[derive(Debug, Clone, PartialEq)]
enum Verdict {
    Accepted { time_ms: u32 },
    WrongAnswer(u32, String),
    CompileError(String),
    TimeLimit,
}

fn main() {
    let results = vec![
        Verdict::Accepted { time_ms: 128 },
        Verdict::WrongAnswer(3, "expected 42, got 41".into()),
        Verdict::CompileError("undefined reference".into()),
        Verdict::TimeLimit,
    ];
    for v in &results {
        println!("{v:?}");
    }
}