Almacenando listas de valores con vectores
El primer tipo de colección que veremos es Vec<T>, también conocido como un
vector. Los vectores te permiten almacenar más de un valor en una sola
estructura de datos que pone todos los valores uno al lado del otro en la
memoria. Los vectores solo pueden almacenar valores del mismo tipo. Son útiles
cuando tienes una lista de elementos, como las líneas de texto en un archivo o
los precios de los artículos en un carrito de compras.
Creando un nuevo vector
Para crear un nuevo vector vacío, llamamos a la función Vec::new, como se
muestra en el listado 8-1.
fn main() { let v: Vec<i32> = Vec::new(); }
Listado 8-1: Creando un nuevo vector vacío para mantener
valores de tipo i32
Ten en cuenta que agregamos una anotación de tipo aquí. Como no estamos
insertando ningún valor en este vector, Rust no sabe qué tipo de elementos
queremos almacenar. Este es un punto importante. Los vectores se implementan
usando genéricos; cubriremos cómo usar genéricos con tus propios tipos en el
Capítulo 10. Por ahora, sepa que el tipo Vec<T> proporcionado por la
biblioteca estándar puede contener cualquier tipo. Cuando creamos un vector
para contener un tipo específico, podemos especificar el tipo dentro de
corchetes angulares. En el listado 8-1, le hemos dicho a Rust que el Vec<T>
en v contendrá elementos del tipo i32.
A menudo, crearás un Vec<T> con valores iniciales y Rust inferirá el tipo de
valor que deseas almacenar, por lo que rara vez necesitarás hacer esta
anotación de tipo. Rust proporciona convenientemente la macro vec!, que
creará un nuevo vector que contenga los valores que le des. El listado 8-2
crea un nuevo Vec<i32> que contiene los valores 1, 2 y 3. El tipo
entero es i32 porque ese es el tipo entero predeterminado, como discutimos
en la sección "Tipos de datos" del Capítulo 3.
fn main() { let v = vec![1, 2, 3]; }
Listado 8-2: Creando un nuevo vector que contiene valores
Debido a que hemos dado valores iniciales i32, Rust puede inferir que el tipo
de v es Vec<i32>, y la anotación de tipo no es necesaria. A continuación,
veremos cómo modificar un vector.
Actualizando un vector
Para crear un vector y luego agregar elementos a él, podemos usar el método
push, como se muestra en el listado 8-3.
fn main() { let mut v = Vec::new(); v.push(5); v.push(6); v.push(7); v.push(8); }
Listado 8-3: Usando el método push para añadir valores
a un vector
Como con cualquier variable, si queremos poder cambiar su valor, necesitamos
hacerlo mutable usando la palabra clave mut, como se discutió en el Capítulo
3. Los números que colocamos dentro son todos del tipo i32, y Rust infiere
esto de los datos, por lo que no necesitamos la anotación Vec<i32>.
Leyendo elementos de vectores
Hay dos formas de hacer referencia a un valor almacenado en un vector: a través
de la indexación o usando el método get. En los siguientes ejemplos,
hemos anotado los tipos de los valores que se devuelven de estas funciones para
obtener una mayor claridad.
En el listado 8-4 se muestran ambos métodos de acceso a un valor en un vector,
con sintaxis de indexación y el método get.
fn main() { let v = vec![1, 2, 3, 4, 5]; let third: &i32 = &v[2]; println!("The third element is {third}"); let third: Option<&i32> = v.get(2); match third { Some(third) => println!("The third element is {third}"), None => println!("There is no third element."), } }
Listado 8-4: Usando la sintaxis de indexación o el método
get accediendo a un objeto en un vector
Ten en cuenta algunos detalles aquí. Usamos el valor de índice 2 para obtener
el tercer elemento porque los vectores se indexan por número, comenzando en
cero. Usar & y [] nos da una referencia al elemento en el índice. Cuando
usamos el método get con el índice pasado como argumento, obtenemos un
Option<&T> que podemos usar con match.
La razón por la que Rust proporciona estas dos formas de hacer referencia a un elemento es para que puedas elegir cómo se comporta el programa cuando intentas usar un valor de índice fuera del rango de elementos existentes. Como ejemplo, veamos qué sucede cuando tenemos un vector de cinco elementos y luego intentamos acceder a un elemento en el índice 100 con cada técnica, como se muestra en el listado 8-5.
fn main() { let v = vec![1, 2, 3, 4, 5]; let does_not_exist = &v[100]; let does_not_exist = v.get(100); }
Listado 8-5: Intentando acceder al elemento en el índice 100 en un vector que contiene 5 elementos
Cuando ejecutamos este código, el primer método [] causará que el programa
falle porque intenta acceder a un elemento que no existe. Este método es mejor
usarlo cuando quieres que tu programa se bloquee si hay un intento de acceder a
un elemento más allá del final del vector.
Cuando el método get se pasa un índice que está fuera del rango del vector,
simplemente devuelve None sin entrar en pánico. Tendrías que usar este método
si acceder a un elemento más allá del rango del vector puede suceder con
frecuencia en circunstancias normales. Tu código tendrá entonces la lógica
necesaria para gestionar la presencia de Some(&element) o None, tal y como se explica en el capítulo 6. Por
ejemplo, el índice podría provenir de una persona que ingresa un número. Si
ingresan accidentalmente un número que es demasiado grande y el programa obtiene
un valor None, podrías decirle al usuario cuántos elementos hay en el vector
actual y darle otra oportunidad de ingresar un valor válido. Eso sería más
amigable para el usuario que bloquear el programa debido a un error tipográfico.
Cuando el programa tiene una referencia válida, el borrow checker hace cumplir las reglas de ownership y borrowing (cubiertas en el Capítulo 4) para asegurar que esta referencia y cualquier otra referencia a los contenidos del vector permanezcan válidas. Recuerda la regla que establece que no puedes tener referencias mutables e inmutables en el mismo ámbito. Esa regla se aplica en el listado 8-6, donde tenemos una referencia inmutable al primer elemento en un vector e intentamos agregar un elemento al final. Este programa no funcionará si también intentamos referirnos a ese elemento más adelante en la función.
fn main() {
let mut v = vec![1, 2, 3, 4, 5];
let first = &v[0];
v.push(6);
println!("The first element is: {first}");
}Listado 8-6: Intentando agregar un elemento a un vector mientras se mantiene una referencia a un elemento
Al compilar este código se producirá este error:
$ cargo run
Compiling collections v0.1.0 (file:///projects/collections)
error[E0502]: cannot borrow `v` as mutable because it is also borrowed as immutable
--> src/main.rs:6:5
|
4 | let first = &v[0];
| - immutable borrow occurs here
5 |
6 | v.push(6);
| ^^^^^^^^^ mutable borrow occurs here
7 |
8 | println!("The first element is: {first}");
| ------- immutable borrow later used here
For more information about this error, try `rustc --explain E0502`.
error: could not compile `collections` (bin "collections") due to 1 previous error
El código en el listado 8-6 podría parecer que debería funcionar: ¿por qué una referencia al primer elemento se preocuparía por los cambios al final del vector? Este error se debe a la forma en que funcionan los vectores: porque los vectores colocan los valores uno al lado del otro en la memoria, agregar un nuevo elemento al final del vector puede requerir asignar nueva memoria y copiar los elementos antiguos al nuevo espacio, si no hay suficiente espacio para poner todos los elementos uno al lado del otro donde se almacena el vector actualmente. En ese caso, la referencia al primer elemento apuntaría a la memoria desasignada. Las reglas de borrowing evitan que los programas terminen en esa situación.
Nota: Para más información sobre los detalles de implementación del tipo
Vec<T>, véase "The Rustonomicon".
Iterando sobre los valores en un vector
Para acceder a cada elemento en un vector a su vez, iteramos a través de todos
los elementos, en lugar de usar índices para acceder a uno a la vez. El listado
8-7 muestra cómo usar un bucle for para obtener referencias inmutables a cada
elemento en un vector de valores i32 e imprimirlos.
fn main() { let v = vec![100, 32, 57]; for i in &v { println!("{i}"); } }
Listado 8-7: Imprimiendo cada elemento en un vector
iterando sobre los elementos usando un ciclo for
También podemos iterar sobre referencias mutables a cada elemento en un vector
mutable, lo que nos permite cambiar los valores en un vector en el lugar. El
código en el listado 8-8 agregará 50 a cada elemento en un vector.
fn main() { let mut v = vec![100, 32, 57]; for i in &mut v { *i += 50; } }
Listado 8-8: Iterando sobre referencias mutables a elementos en un vector
Para cambiar el valor al que se refiere la referencia mutable, tenemos que usar
el operador de desreferencia * para llegar al valor en i antes de poder
usar el operador +=. Hablaremos más sobre el operador de desreferencia en la
sección “Siguiendo el puntero al valor con el operador de
desreferencia” del Capítulo 15.
Iterando sobre un vector, ya sea inmutable o mutable, es seguro debido a las
reglas del borrow checker. Si intentáramos insertar o eliminar elementos en los
cuerpos del ciclo for en el listado 8-7 y el listado 8-8, obtendríamos un
error del compilador similar al que obtuvimos con el código en el listado 8-6.
La referencia al vector que el ciclo for contiene evita la modificación
simultánea de todo el vector.
Usar un enum para almacenar múltiples tipos
Los vectores solo pueden almacenar valores del mismo tipo. Esto puede ser
inconveniente; definitivamente hay casos de uso para necesitar almacenar una
lista de elementos de diferentes tipos. Afortunadamente, las variantes de un
enum se definen bajo el mismo tipo de enum, por lo que cuando necesitamos
que un tipo represente elementos de diferentes tipos, ¡podemos definir y usar un
enum!
Por ejemplo, digamos que queremos almacenar en una lista los elementos de una
tabla de hoja de cálculo: algunas columnas pueden contener números, y otras
cadenas de texto. Podemos definir un enum cuyas variantes contendrán los
diferentes tipos de datos, y todas las variantes se considerarán del mismo tipo:
el del enum. Luego podemos crear un vector para contener ese enum y, por lo
tanto, en última instancia, contener diferentes tipos. Hemos demostrado esto en
el listado 8-9.
fn main() { enum SpreadsheetCell { Int(i32), Float(f64), Text(String), } let row = vec![ SpreadsheetCell::Int(3), SpreadsheetCell::Text(String::from("blue")), SpreadsheetCell::Float(10.12), ]; }
Listado 8-9: Definiendo un enum para almacenar valores
de diferentes tipos en un vector
Rust necesita saber qué tipos habrá en el vector en tiempo de compilación para
saber exactamente cuánta memoria en el montón se necesitará para almacenar cada
elemento. También debemos ser explícitos sobre qué tipos están permitidos en
este vector. Si Rust permitiera que un vector contenga cualquier tipo, existiría
la posibilidad de que uno o más de los tipos causaran errores con las
operaciones realizadas en los elementos del vector. Usar un enum más una
expresión match significa que Rust se asegurará en tiempo de compilación de
que se maneje cada caso posible, como se discutió en el Capítulo 6.
Si tu no sabes el conjunto exhaustivo de tipos que un programa obtendrá en
tiempo de ejecución para almacenar en un vector, la técnica de enum no
funcionará. En su lugar, puede usar un objeto de rasgo, que cubriremos en el
Capítulo 17.
Ahora que hemos discutido algunas de las formas más comunes de usar vectores,
asegúrese de revisar la documentación de la API para
todos los muchos métodos útiles definidos en Vec<T> por la biblioteca
estándar. Por ejemplo, además de push, un método pop elimina y devuelve el
último elemento.
Liberar un vector libera sus elementos
Como cualquier otro struct, un vector se libera cuando sale del ámbito, como
se anota en el listado 8-10.
fn main() { { let v = vec![1, 2, 3, 4]; // do stuff with v } // <- v goes out of scope and is freed here }
Listado 8-10: Mostrando dónde se colocan el vector y sus elementos
Cuando se libera el vector, también se libera todo su contenido, lo que significa que se limpiarán los enteros que contiene. El borrow checker garantiza que cualquier referencia al contenido de un vector solo se utilice mientras el vector en sí sea válido.
Pasemos al siguiente tipo de colección: ¡String!