掌握 Rust 最常用的动态数组 —— 创建、增删改查、遍历与常用方法

一、回顾与导入

前几篇文章我们学习了 Rust 的核心概念：所有权、借用、结构体、枚举、模块系统。

现在开始学习 Rust 标准库提供的常用集合类型。这些类型存储在堆上，可以在运行时动态增长。

今天的主角是Vec<T>（Vector，动态数组），这是 Rust 中最常用的集合类型。

💡 与数组[T; N]不同，Vec的长度可以在运行时变化。

二、创建 Vec

2.1 使用Vec::new()

fnmain(){letv:Vec<i32>=Vec::new();// 需要显式标注类型println!("长度: {}, 容量: {}",v.len(),v.capacity());}

2.2 使用vec!宏（最常用）

fnmain(){letv=vec![1,2,3];// 类型自动推断为 Vec<i32>letv2=vec![0;5];// 创建包含 5 个 0 的 Vecletv3=vec!["hello","world"];println!("v: {:?}",v);// [1, 2, 3]println!("v2: {:?}",v2);// [0, 0, 0, 0, 0]}

2.3 使用with_capacity()预分配容量

fnmain(){// 预分配容量，避免多次重新分配letmutv:Vec<i32>=Vec::with_capacity(10);println!("长度: {}, 容量: {}",v.len(),v.capacity());foriin0..5{v.push(i);}println!("加入5个元素后 - 长度: {}, 容量: {}",v.len(),v.capacity());}

三、读取元素

3.1 索引语法[]

fnmain(){letv=vec![1,2,3,4,5];letfirst=v[0];letsecond=v[1];println!("第一个元素: {}, 第二个元素: {}",first,second);}

⚠️ 越界访问会 panic：

fnmain(){letv=vec![1,2,3];// let invalid = v[99]; // 💥 panic! index out of bounds}

3.2get方法 —— 安全访问

get返回Option<&T>，不会 panic：

fnmain(){letv=vec![1,2,3];matchv.get(2){Some(third)=>println!("第三个元素: {}",third),None=>println!("索引越界"),}matchv.get(99){Some(value)=>println!("{}",value),None=>println!("索引 99 越界"),// 走到这里}}

3.3 索引 vs get 对比

四、修改 Vec

4.1 添加元素：push

fnmain(){letmutv=vec![1,2,3];v.push(4);v.push(5);println!("{:?}",v);// [1, 2, 3, 4, 5]}

4.2 删除元素：pop

fnmain(){letmutv=vec![1,2,3];letlast=v.pop();// 返回 Option<T>println!("弹出: {:?}, 剩余: {:?}",last,v);// Some(3), [1, 2]letnone=v.pop();// Some(2)letnone=v.pop();// Some(1)letnone=v.pop();// Noneprintln!("弹出空 Vec: {:?}",none);}

4.3 插入与删除

fnmain(){letmutv=vec![1,2,4,5];// 在索引 2 处插入 3v.insert(2,3);println!("插入后: {:?}",v);// [1, 2, 3, 4, 5]// 删除索引 1 处的元素letremoved=v.remove(1);println!("删除元素: {}, 结果: {:?}",removed,v);// 2, [1, 3, 4, 5]}

4.4 修改指定位置

fnmain(){letmutv=vec![1,2,3];v[0]=10;v[1]=20;v[2]=30;println!("{:?}",v);// [10, 20, 30]}

五、遍历 Vec

5.1 不可变遍历

fnmain(){letv=vec![1,2,3,4,5];// 方式1：直接遍历元素foritemin&v{println!("{}",item);}// 方式2：带索引遍历for(i,item)inv.iter().enumerate(){println!("v[{}] = {}",i,item);}}

5.2 可变遍历

fnmain(){letmutv=vec![1,2,3,4,5];// 遍历并修改每个元素foritemin&mutv{*item*=2;// 解引用后修改}println!("{:?}",v);// [2, 4, 6, 8, 10]}

六、常用方法

fnmain(){letmutv=vec![10,20,30,40,50];println!("长度: {}",v.len());// 5println!("是否为空: {}",v.is_empty());// falseprintln!("包含 30: {}",v.contains(&30));// trueifletSome(first)=v.first(){println!("第一个元素: {}",first);// 10}ifletSome(last)=v.last(){println!("最后一个元素: {}",last);// 50}v.truncate(3);println!("截断后: {:?}",v);// [10, 20, 30]v.clear();println!("清空后: {:?}, 长度: {}",v,v.len());// [], 0}

七、所有权与借用

7.1 存储非 Copy 类型

fnmain(){letmutv=Vec::new();lets1=String::from("hello");lets2=String::from("world");v.push(s1);// s1 的所有权移动到 vv.push(s2);// s2 的所有权移动到 v// println!("{}", s1); // ❌ 编译错误：s1 已移动println!("{:?}",v);// ["hello", "world"]}

7.2 引用类型存储

fnmain(){lets=String::from("hello");letv:Vec<&String>=vec![&s];// 存储引用println!("{}",s);// s 仍然可用println!("{}",v[0]);}

7.3 遍历时不能修改

fnmain(){letmutv=vec![1,2,3];// ❌ 错误：不能在遍历时修改 Vec// for item in &v {// v.push(4);// }// ✅ 正确：先收集，后修改letnew_items:Vec<i32>=(4..=6).collect();v.extend(new_items);println!("{:?}",v);}

八、完整代码示例

fnmain(){println!("=== 1. 创建 Vec ===");letv1=vec![1,2,3];letv2=vec![0;5];letv3=Vec::<i32>::new();letv4:Vec<i32>=(1..=5).collect();// 从迭代器创建println!("v1: {:?}",v1);println!("v2: {:?}",v2);println!("v4: {:?}",v4);println!("\n=== 2. 添加和删除 ===");letmutstack=Vec::new();stack.push(1);stack.push(2);stack.push(3);println!("栈: {:?}",stack);whileletSome(top)=stack.pop(){println!("弹出: {}",top);}println!("\n=== 3. 安全索引 ===");letv=vec![10,20,30];foriin0..=v.len(){matchv.get(i){Some(val)=>println!("v[{}] = {}",i,val),None=>println!("v[{}] 不存在",i),}}println!("\n=== 4. 遍历与修改 ===");letmutnumbers=vec![1,2,3,4,5];fornumin&mutnumbers{*num*=*num;// 平方}println!("平方后: {:?}",numbers);println!("\n=== 5. 常用方法 ===");letmutfruits=vec!["apple","banana","orange"];println!("是否有 banana: {}",fruits.contains(&"banana"));println!("第一个: {:?}",fruits.first());println!("最后一个: {:?}",fruits.last());fruits.insert(1,"grape");println!("插入后: {:?}",fruits);letremoved=fruits.remove(2);println!("删除 {} 后: {:?}",removed,fruits);println!("\n=== 6. 排序 ===");letmutnums=vec![5,2,8,1,9];nums.sort();println!("升序: {:?}",nums);nums.sort_by(|a,b|b.cmp(a));// 降序println!("降序: {:?}",nums);println!("\n=== 7. 过滤与映射 ===");letnums=vec![1,2,3,4,5,6,7,8,9,10];leteven:Vec<_>=nums.iter().filter(|&&x|x%2==0).collect();letdoubled:Vec<_>=nums.iter().map(|&x|x*2).collect();println!("偶数: {:?}",even);println!("加倍: {:?}",doubled);}

九、常见陷阱与最佳实践

陷阱1：索引越界

letv=vec![1,2,3];println!("{}",v[3]);// 💥 panic!

✅解决：使用get()进行安全检查

陷阱2：遍历时修改

letmutv=vec![1,2,3];foritemin&v{v.push(4);// ❌ 不能修改}

陷阱3：引用失效

letmutv=vec![1,2,3];letfirst=&v[0];// 获取引用v.push(4);// 可能触发重新分配println!("{}",first);// ❌ 风险：引用可能失效

性能最佳实践

十、总结与速查

核心要点：

• ✅Vec是最常用的动态数组，长度可变
• ✅ 使用vec![]宏创建最方便
• ✅ 优先使用get()安全访问，避免 panic
• ✅ 遍历时不能修改，需要修改可先收集再扩展
• ✅ 预分配容量可以提升性能

十一、思考题

1. 下面代码会输出什么？是否会 panic？

fnmain(){letv=vec![1,2,3];println!("{}",v.get(3).unwrap_or(&0));}

1. Vec::new()和Vec::with_capacity(10)有什么区别？

2. 为什么在遍历 Vec 时不能修改它？即使不会导致重新分配也不行？

参考链接

• Rust Book - Vectors
• Rust Standard Library - Vec
• Rust by Example - Vectors