ساختارهای داده در Rust

ساختارهای داده در Rust

Rust مجموعه‌ای از ساختارهای داده‌ی قدرتمند و ایمن را در اختیار برنامه‌نویس قرار می‌دهد که هم در زمان کامپایل بررسی می‌شوند و هم از نظر عملکرد بسیار سریع‌اند. در این بخش، با مهم‌ترین ساختارهای داده در Rust آشنا می‌شویم: آرایه‌ها، وکتورها، رشته‌ها، تاپل‌ها، ساختارها، enumها، و نوع‌های Option و Result.

آرایه‌ها و وکتورها (Array, Vec)

آرایه‌ها (Arrays):

آرایه در Rust یک مجموعه از مقادیر هم‌نوع با طول ثابت است که در حافظه پشت‌سر‌هم ذخیره می‌شوند.

let numbers: [i32; 3] = [1, 2, 3];
println!("{}", numbers[0]); // چاپ: 1

- نوع [i32; 3] به معنای ۳ عنصر از نوع i32 است.

- آرایه‌ها در Rust مقداردهی پیش‌فرض هم دارند:

let zeros = [0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]

وکتورها (Vec):

بر خلاف آرایه‌ها، وکتورها قابل تغییر و دارای طول پویا هستند.

let mut vec = vec![10, 20, 30];
vec.push(40); // اضافه کردن عنصر
println!("{:?}", vec); // چاپ: [10, 20, 30, 40]

- وکتورها معمولاً با Vec شناخته می‌شوند.

- استفاده از vec![] ماکروی استاندارد برای ایجاد آن‌هاست.

رشته‌ها (String و &str)

Rust بین رشته‌های ثابت و رشته‌های قابل تغییر تفاوت قائل می‌شود.

&str – رشته‌ی ثابت:

let greeting: &str = "سلام دنیا";

این نوع رشته، فقط خواندنی است و در حافظه به صورت ثابت ذخیره شده.

String – رشته‌ی قابل تغییر:

let mut name = String::from("Ali");
name.push_str(" Rezaei");
println!("{}", name); // Ali Rezaei

- String در heap ذخیره می‌شود و می‌توان آن را تغییر داد.

- تبدیل &str به String با String::from() یا .to_string() انجام می‌شود.

تاپل‌ها (Tuples) و ساختارها (Structs)

تاپل (Tuple):

تاپل مجموعه‌ای از مقادیر با نوع‌های مختلف است.

let person: (&str, i32) = ("Ali", 30);
println!("Name: {}, Age: {}", person.0, person.1);

تاپل‌ها برای بازگرداندن چند مقدار از یک تابع بسیار مفیدند.

ساختارها (Struct):

ساختارها امکان تعریف نوع‌های داده‌ی سفارشی و معنادار را فراهم می‌کنند.

struct User {
    name: String,
    age: u8,
}
fn main() {
    let user = User {
        name: String::from("Sara"),
        age: 25,
    };
    println!("{} is {} years old", user.name, user.age);
}

همچنین می‌توان ساختارهای تو در تو یا مختصر (tuple structs) تعریف کرد.

Enums و Pattern Matching

Enum (شمارنده‌ها):

با enum می‌توان مقادیری تعریف کرد که می‌توانند چند حالت مشخص داشته باشند:

enum Direction {
    North,
    South,
    East,
    West,
}

استفاده با match:

fn move_to(dir: Direction) {
    match dir {
        Direction::North => println!("به شمال می‌رویم"),
        Direction::South => println!("به جنوب می‌رویم"),
        _ => println!("جهت دیگر"),
    }
}

Enumها می‌توانند اطلاعات همراه هم داشته باشند:

enum Message {
    Quit,
    Move { x: i32, y: i32 },
    Say(String),
}

Option و Result

Rust برخلاف زبان‌های دیگر از null پشتیبانی نمی‌کند. به جای آن از نوع‌های امن استفاده می‌کند:

Option:

برای مقادیری که ممکن است وجود نداشته باشند.

let maybe_name: Option = Some(String::from("Ali"));
let none_value: Option = None;

استفاده:

match maybe_name {
    Some(name) => println!("سلام {}", name),
    None => println!("نامی وارد نشده"),
}

Result:

برای مقادیری که ممکن است با موفقیت یا خطا همراه باشند.

fn divide(x: f64, y: f64) -> Result {
    if y == 0.0 {
        Err(String::from("تقسیم بر صفر!"))
    } else {
        Ok(x / y)
    }
}

استفاده:

match divide(10.0, 2.0) {
    Ok(result) => println!("نتیجه: {}", result),
    Err(e) => println!("خطا: {}", e),
}

جمع‌بندی

در این بخش با ساختارهای داده‌ای مهم در Rust آشنا شدیم:

- استفاده از آرایه‌ها برای داده‌های ثابت و وکتورها برای لیست‌های پویا

- تفاوت بین رشته‌های خواندنی (&str) و قابل تغییر (String)

- تعریف و استفاده از تاپل‌ها و ساختارهای سفارشی (Structs)

- طراحی حالت‌های مختلف با Enums و بررسی آن‌ها با match

- و کار با داده‌های اختیاری و خطا با استفاده از Option و Result

در بخش بعدی، به سراغ ماژول‌ها، ساختار پروژه و مدیریت کتابخانه‌ها با Cargo می‌رویم.