在Rust中声明2D，3D向量类型的惯用方式？

Question

我正在寻找写一些在空间中使用2D和3D点或方向的小型图书馆
（在矢量/矩阵意义上的矢量，而不是Rust的Vec ）。

Rust在这里没有施加规则，因此您可以创建一个float的元组，也可以创建一个具有x, y, z成员的新struct 。 或单个data: [f64; 3] data: [f64; 3]成员。

我想在这里定义类型而不是使用[f64; 3] [f64; 3] ，因此我可以声明诸如length ， normalized ， Add ， Sub运算符之类的方法。

声明较小的2D-3D固定大小的数据类型的良好依据是什么？

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请注意，虽然现有的库很好，但是我想编写自己的库，因为它只需要一些基本的操作，而且我想了解内部的情况。

Answer 1

这个问题涉及面很广 ，没有明确的最佳方式表达您想要的内容。 这在很大程度上取决于您打算如何处理。

与其他答案相比，我将提出一个略有不同的解决方案：使用具有x, y, z分量的结构，并在最大程度上使用强类型 。

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向量可用于表示许多事物（点，颜色等）； 您正在谈论空间中的2D和3D点。 首先要注意的是点向量与方向向量之间的差异。 这是有关math.stackexchange的很好的答案，可以很好地解释该主题。

这种差异可以反映在类型系统中以捕获逻辑错误。 这正是cgmath所做的。 所以我想说您实际上想要两个类型定义如下：

struct Point3 {
    pub x: f32,
    pub y: f32,
    pub z: f32,
}

• 为什么没有元组结构或数组？ 编写vx的语义比v.0或v[0]更清晰。 如果您有向量类型来表示任意数据，则后两种情况是合适的。 但是正如我提到的那样，我认为强类型输入是一个不错的选择，我们应该相应地选择好名字。
• 为什么是pub ？ 为什么不？ 如果您在谈论空间中的点或方向，则没有无效向量（此处忽略NaN float值）。 因此，没有真正的理由限制对字段的访问。
• 为什么选择f32 ？ 很好的问题...实际上您可能应该使用类型参数，但是随后您需要绑定某种特征...

……这使我得出了您不希望得出的结论：我认为在这种情况下，正确且“惯用的”方法需要做一些工作。 这项工作可以通过cgmath类的库正确完成。 这个cgmath库特别具有非常好的API设计IMO。 大多数功能是通过特征（如VectorSpace ）实现的，这些特征反映了所有背后的数学VectorSpace 。 我也想为我的项目自己编写向量类型，但最终我被说服使用了一个经过良好测试，设计良好的库。

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那么如何做到“正确”呢？ cgmath几乎是如何cgmath ：

• 强打字
• 正确命名
• 具有大多数抽象特征的功能

Answer 2

我建议您定义一个newtype ，即具有单个成员的元组结构。

struct Vector3D([f64; 3]); // wraps an array
struct Vector3D((f64, f64, f64)); // wraps a 3-tuple

可以通过使用它们的位置（从零开始）作为字段名称来访问元组结构的字段。 例如，如果您的变量v的类型为Vector3D ，则v.0将求值为内部字段。 您可以选择将此字段公开或不公开； 要使其公开，请在字段类型名称之前添加关键字pub 。

struct Vector3D(pub [f64; 3]);

请注意，这个新的Vector3D不会从包装的类型继承任何方法或特征。 您可以根据自己的喜好提供此类型的API。

Answer 3

就像弗朗西斯说的那样，您可以使用包装器类型，但是如果您不需要它与其他类型真正区分开并能够利用现有类型的方法，则可以使用类型别名：

type Vector3D = (f64, f64, f64);

要么

type Vector3D = [f64; 3];