第 3 章：结构体、枚举与模式匹配

示例：examples/ch03_structs_enums

学习目标

• 用 struct/enum 建模业务数据
• 熟练 impl 方法
• 用 match / if let / let-else 处理分支

3.1 结构体

#[derive(Debug, Clone)]
struct User {
    id: u64,
    email: String,
    active: bool,
}

impl User {
    fn new(id: u64, email: impl Into<String>) -> Self {
        Self {
            id,
            email: email.into(),
            active: true,
        }
    }

    fn deactivate(&mut self) {
        self.active = false;
    }
}

Web 里，struct 常同时承担：

• 领域模型（Domain）
• 请求/响应 DTO（配合 serde）

3.2 枚举：把非法状态排除在类型外

#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq)]
enum TodoStatus {
    Pending,
    Doing,
    Done,
}

#[derive(Debug)]
enum ApiError {
    NotFound,
    BadRequest(String),
    Internal,
}

比一堆布尔/魔法数字更安全。

3.3 Option 与 Result

标准库两个最重要枚举：

enum Option<T> { None, Some(T) }
enum Result<T, E> { Ok(T), Err(E) }

fn find_user(id: u64) -> Option<User> {
    if id == 1 {
        Some(User::new(1, "neo@matrix.io"))
    } else {
        None
    }
}

fn parse_id(raw: &str) -> Result<u64, String> {
    raw.parse::<u64>().map_err(|_| format!("invalid id: {raw}"))
}

3.4 模式匹配

fn handle(err: ApiError) -> (u16, String) {
    match err {
        ApiError::NotFound => (404, "not found".into()),
        ApiError::BadRequest(msg) => (400, msg),
        ApiError::Internal => (500, "internal error".into()),
    }
}

// if let
if let Some(user) = find_user(1) {
    println!("{}", user.email);
}

// let-else（早期返回非常适合 handler）
let Ok(id) = parse_id("42") else {
    return;
};

// let chains：多层条件拍平
if let Some(user) = find_user(1) && user.active {
    println!("active user: {}", user.email);
}

// 1.95+：match 臂上的 if let guard
fn parse_status_line(line: &str) -> Option<u16> {
    match line.split_whitespace().last() {
        Some(raw) if let Ok(code) = raw.parse::<u16>() && (200..600).contains(&code) => Some(code),
        _ => None,
    }
}

提示：Edition 2024 对 if let 临时值作用域更严格（更安全）。若从 2021 升级后出现「临时值提前 drop」相关错误，优先缩短借用链或先绑定到变量。

3.5 方法接收者

impl User {
    fn email(&self) -> &str { &self.email }          // 借用
    fn into_email(self) -> String { self.email }     // 拿走所有权
    fn set_email(&mut self, email: String) { self.email = email; }
}

3.6 建模待办（为第 12 章铺路）

#[derive(Debug, Clone)]
struct Todo {
    id: u64,
    title: String,
    status: TodoStatus,
}

impl Todo {
    fn mark_done(&mut self) {
        self.status = TodoStatus::Done;
    }
}

后续会把它映射到：

• HTTP JSON DTO
• 数据库行
• 服务层命令

运行示例

cargo run -p ch03_structs_enums

本章小结

• struct + impl 把数据与行为放在一起；new 惯例返回 Self，impl Into<String> 让入参更灵活
• enum 把非法状态排除在类型外，比一堆布尔/魔法数字安全
• Option/Result 就是标准库枚举：用类型表达「可能没有」与「可能失败」
• 分支工具各有场景：match 穷尽处理、if let 只关心一种、let-else 早期返回、let chains 拍平多层条件
• 方法接收者决定语义：&self 借用、&mut self 可变借用、self 拿走所有权
• Edition 2024 对 if let 临时值作用域更严格；1.95+ 支持 match 臂上的 if let guard

自测清单

• [ ] 我能用 enum 建模状态，并让编译器逼我处理所有分支
• [ ] 我能解释 Option 与 Result 的区别及各自适用场景
• [ ] 我能在 match / if let / let-else 之间选对工具
• [ ] 我能说出 &self、&mut self、self 三种接收者的差异
• [ ] 我能用 Result 实现禁止非法状态转移的业务规则

练习

1. 扩展 TodoStatus，增加 Cancelled，并更新所有 match。
2. 实现 Todo::transition(self, next: TodoStatus) -> Result<Todo, String>，禁止 Done -> Pending。
3. 用 Option 实现内存版 TodoRepo::get/create。

动手做题：打开 examples/ch03_structs_enums/src/exercises.rs，把 todo!() 换成你的实现（parse_status 枚举解析、transition 状态机、find_task_title Option 组合子）：

cd examples
cargo test -p ch03_structs_enums -- --ignored   # 自动判题（没做完时失败是预期的）

全部通过后对照参考答案 src/solutions.rs（默认随 cargo test 验证，答案保证可靠）。

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