如何在 Rust 的结构体中实现动态二维数组？

Question

我对 Rust 很陌生，我想实现一个 2D 地图。因此，我有一个具有内部宽度、高度和未知大小的数据指针的映射结构，直到调用解析文件的 load_map 函数，然后初始化映射结构。在C语言中我会这样做：

struct map {
  uint32_t width;
  uint32_t height;
  uint8_t *data;
};

int load_map(struct map *m)
{
   ... parse a file and found a map with height=width=8
   m->width = 8;
   m->height = 8;
   // allocate map data using the map size we found
   m->data = (uint8_t *)malloc(m->width * m->height);
   ...
}

在 Rust 中，我不知道如何实现这么简单的事情！这是我失败的尝试：

struct Map<'a> {
    width: usize,
    height: usize,
    data: &'a mut u8
}

fn load_map() -> Map<'static>
{
    //code that parse a file and found a map with height=width=8
    ...

    const w:usize = 8;
    const h:usize = 8;

    //allocate the map data
    let mut data = [0;w*h];

    // create the map structure
    let mut m = Map {
        width: w,
        height: h,
        data: data
    };

    m
}

fn main() {
    let mut m: Map;
    m = load_map();
    println!("Hello, world! {} {}", m.height, m.width);
}

但货物不高兴并向我抛出这个错误：

error[E0308]: mismatched types
  --> src/main.rs:16:15
   |
16 |         data: data
   |               ^^^^ expected `&mut u8`, found array `[{integer}; 64]`

error: aborting due to previous error

我确实理解这个错误：rust 期望数据具有相同类型的数据。但我不知道如何实现这一目标。Map 结构是通用的，在解析文件之前我们无法知道数据大小。看来我们应该能够在 init_map 中声明数据字节并将所有权赋予 Map 结构，对吗？但如何呢？

Answer 1

免责声明：我自己对 Rust 很陌生；我只是碰巧正在研究这个完全相同的问题，因此学到了一些关于它的知识。除了我在这里建议的之外，可能还有更好的解决方案或替代方案。

如果在 C 中你有一个指向数组的指针

  uint8_t *data;

它由malloc包含结构初始化并期望具有相同的生命周期，那么你在 Rust 中编写它的方式不是data: &u8：

    data: Box<[u8]>,

这与您的尝试有两个不同之处：

1. 它有[u8]而不是u8，因此它存储了许多元素而不是仅仅一个。
2. 它Box<...>代替了&...，因此它拥有它所指的内容。

创建 Box 会在堆上分配其内容，因此直接对应于 的使用malloc。在这里，我修改了您的代码以显示此工作原理并处理所有警告：

struct Map {
    width: usize,
    height: usize,
    data: Box<[u8]>,
}

fn load_map() -> Map {
    const W: usize = 8;
    const H: usize = 8;

    //allocate the map data
    let data = [0;W*H];

    // create the map structure
    let m = Map {
        width: W,
        height: H,
        data: Box::new(data)
    };

    m
}

fn main() {
    let m: Map = load_map();
    println!("Hello, world! {} {} {}", m.height, m.width, m.data[0]);
}

还要注意，显式的生命周期参数<'a>和'static消失了；现在不需要它们，并且它们不会起作用（因为函数分配的东西不能起作用'static，除非您选择泄漏它）。

但是，这仍然需要const宽度和高度来构造数组，一旦从地图文件中读取宽度和高度，数组就无法工作。为了解决这个问题，您需要以不同的方式构造数组（或更准确地说，数组切片）；一种选择是使用Vec构造函数（然后将其简化为数组切片，因为您不打算更改长度）：

    data: vec![0; w * h].into_boxed_slice(),