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【学Python自动化】 9.1 Python 与 Rust 类机制对比学习笔记

news 2025/9/4 9:49:16

一、类的基本概念

Python 类

Python 的类使用简洁的语法，支持面向对象编程的所有特性：

使用 class 关键字定义
支持多重继承
所有方法都是虚方法（virtual）
方法的第一个参数是 self（约定）
动态特性：运行时创建和修改


class MyClass:"""一个简单的示例类"""i = 12345  # 类变量def f(self):return 'hello world'

Rust 结构体和实现

Rust 没有传统的"类"，但使用结构体（struct）和实现块（impl）实现类似功能：

使用 struct 定义数据结构
使用 impl 块定义方法
更严格的访问控制和所有权机制
支持特质（trait）实现多态


// 结构体定义
struct MyClass {i: i32,  // 实例字段
}// 实现块
impl MyClass {// 关联函数（类似静态方法）fn new() -> Self {Self { i: 12345 }}// 方法，第一个参数是 &selffn f(&self) -> String {"hello world".to_string()}
}### 二、命名空间和作用域
Python+ 使用字典实现命名空间+ 动态作用域解析+ 支持 global 和 nonlocal 关键字Rust+ 静态作用域和生命周期管理+ 模块系统提供命名空间+ 无全局变量，使用静态项或常量### 三、类定义和实例化
Python 实例化
```pythonx = MyClass()  # 创建实例
x.i = 10       # 动态添加属性

Rust 实例化


let x = MyClass { i: 10 };  // 创建实例
// x.i = 20;  // 错误：默认不可变
let mut x = MyClass { i: 10 };  // 可变实例
x.i = 20;  // 允许修改

1 方法和属性

Python 方法


class MyClass:def __init__(self, value):  # 构造函数self.data = valuedef method(self):           # 实例方法return self.data

Rust 方法


struct MyClass {data: i32,
}impl MyClass {// 关联函数（类似构造函数）fn new(value: i32) -> Self {Self { data: value }}// 方法，借用 selffn method(&self) -> i32 {self.data}// 可变方法，可变借用 selffn set_data(&mut self, value: i32) {self.data = value;}// 获取所有权的方法fn consume(self) -> i32 {self.data}
}

2 类和实例变量

Python 类变量和实例变量


class Dog:kind = 'canine'  # 类变量（所有实例共享）def __init__(self, name):self.name = name  # 实例变量

Rust 静态字段和实例字段


struct Dog {name: String,  // 实例字段
}impl Dog {// 静态关联函数fn kind() -> &'static str {"canine"}fn new(name: &str) -> Self {Self { name: name.to_string() }}
}

三、继承和多态

Python 继承


class Base:def method(self):return "base method"class Derived(Base):def method(self):return "derived method"

Rust 使用特质实现多态


// 定义特质
trait Base {fn method(&self) -> String;
}// 为结构体实现特质
struct Derived;impl Base for Derived {fn method(&self) -> String {"derived method".to_string()}
}

四、访问控制和私有性

Python 私有约定


class MyClass:def __init__(self):self._protected = "protected"  # 约定保护self.__private = "private"     # 名称改写

Rust 显式访问控制


mod my_module {pub struct MyClass {pub public_field: i32,    // 公开protected_field: i32,     // 模块内可见（默认）}impl MyClass {pub fn new() -> Self {Self { public_field: 1, protected_field: 2 }}}
}

五、迭代器和生成器

Python 迭代器和生成器


# 迭代器
class Reverse:def __init__(self, data):self.data = dataself.index = len(data)def __iter__(self):return selfdef __next__(self):if self.index == 0:raise StopIterationself.index -= 1return self.data[self.index]# 生成器
def reverse(data):for i in range(len(data)-1, -1, -1):yield data[i]

Rust 迭代器


// 实现迭代器特质
struct Reverse<'a> {data: &'a [char],index: usize,
}impl<'a> Reverse<'a> {fn new(data: &'a [char]) -> Self {Self { data, index: data.len() }}
}impl<'a> Iterator for Reverse<'a> {type Item = char;fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {if self.index == 0 {None} else {self.index -= 1;Some(self.data[self.index])}}
}

六、关键差异总结

特性	Python	Rust
类定义	class 关键字	struct + impl
继承	直接支持多重继承	通过特质（trait）实现
多态	动态分发（运行时）	静态分发（编译时）或特质对象
访问控制	命名约定（和_）	显式 pub 关键字
方法定义	显式 self 参数	隐式 self（&self, &mut self, self）
内存管理	垃圾回收	所有权系统和借用检查器
迭代器	协议（iter, next）	Iterator 特质