面向对象编程（Object-Oriented Programming，OOP）是一种模式化编程方式。对象（Object）来源
于 20 世纪 60 年代的 Simula 编程语言。这些对象影响了 Alan Kay 的编程架构中对象之间的消息传递。
他在 1967 年创造了 面向对象编程这个术语来描述这种架构。关于 OOP 是什么有很多相互矛盾的定义；
在一些定义下，Rust 是面向对象的；在其他定义下，Rust 不是。在本章节中，我们会探索一些被普遍认
为是面向对象的特性和这些特性是如何体现在 Rust 语言习惯中的。接着会展示如何在 Rust 中实现面向
对象设计模式，并讨论这么做与利用 Rust 自身的一些优势实现的方案相比有什么取舍。
面向对象语言的特征
关于一个语言被称为面向对象所需的功能，在编程社区内并未达成一致意见。Rust 被很多不同的
编程范式影响，包括面向对象编程；比如第十三章提到了来自函数式编程的特性。面向对象编程语言
所共享的一些特性往往是对象、封装和继承。让我们看一下这每一个概念的含义以及 Rust 是否支持他们。
对象包含数据和行为
由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides（Addison-Wesley Professional,
1994）编写的书 Design Patterns: Elements of Reusable Object−Oriented Software 被俗称为 The Gang
of Four (字面意思为 ” 四人帮”)，它是面向对象编程模式的目录。它这样定义面向对象编程：
Object-oriented programs are made up of objects. An object packages both data and the procedures that operate on that data. The procedures are typically called methods or operations.
面向对象的程序是由对象组成的。一个 对象包含数据和操作这些数据的过程。这些过程通常被称为
方法或 操作。
在这个定义下，Rust 是面向对象的：结构体和枚举包含数据而 impl 块提供了在结构体和枚举之上的方
法。虽然带有方法的结构体和枚举并不被 称为对象，但是他们提供了与对象相同的功能，参考 The Gang
of Four 中对象的定义。
封装隐藏了实现细节
另一个通常与面向对象编程相关的方面是 封装（encapsulation）的思想：对象的实现细节不能被使
用对象的代码获取到。所以唯一与对象交互的方式是通过对象提供的公有 API；使用对象的代码无法
深入到对象内部并直接改变数据或者行为。封装使得改变和重构对象的内部时无需改变使用对象的代码。
就像我们在第七章讨论的那样：可以使用 pub 关键字来决定模块、类型、函数和方法是公有的，
而默认情况下其他一切都是私有的。比如，我们可以定义一个包含一个 i32 类型 vector 的结构体
AveragedCollection 。结构体也可以有一个字段，该字段保存了 vector 中所有值的平均值。这样，希望
知道结构体中的 vector 的平均值的人可以随时获取它，而无需自己计算。换句话说，AveragedCollection
会为我们缓存平均值结果。示例 17-1 有 AveragedCollection 结构体的定义：
文件名: src∕lib.rs
pub struct AveragedCollection {
list: Vec<i32>,
average: f64,
}
示例 17-1: AveragedCollection 结构体维护了一个整型列表和集合中所有元素的平均值。
注意，结构体自身被标记为 pub，这样其他代码就可以使用这个结构体，但是在结构体内部的字段仍
然是私有的。这是非常重要的，因为我们希望保证变量被增加到列表或者被从列表删除时，也会同时
更新平均值。可以通过在结构体上实现 add、remove 和 average 方法来做到这一点，如示例 17-2 所示：
文件名: src∕lib.rs
# pub struct AveragedCollection {
# list: Vec<i32>,
# average: f64,
# }
#
impl AveragedCollection {
pub fn add(&mut self, value: i32) {
self.list.push(value);
self.update_average();
}
pub fn remove(&mut self) -> Option<i32> {
let result = self.list.pop();
match result {
Some(value) => {
self.update_average();
Some(value)
}
None => None,
}
}
pub fn average(&self) -> f64 {
self.average
}
fn update_average(&mut self) {
let total: i32 = self.list.iter().sum();
self.average = total as f64 / self.list.len() as f64;
}
}
示例 17-2: 在AveragedCollection 结构体上实现了add、remove 和 average 公有方法
公有方法 add、remove 和 average 是修改 AveragedCollection 实例的唯一方式。当使用 add 方法把一
个元素加入到 list 或者使用 remove 方法来删除时，这些方法的实现同时会调用私有的 update_average
方法来更新 average 字段。
list 和 average 是私有的，所以没有其他方式来使得外部的代码直接向 list 增加或者删除元素，否则
list 改变时可能会导致 average 字段不同步。average 方法返回 average 字段的值，这使得外部的代码
只能读取 average 而不能修改它。
因为我们已经封装好了 AveragedCollection 的实现细节，将来可以轻松改变类似数据结构这些方面
的内容。例如，可以使用 HashSet<i32> 代替 Vec<i32> 作为 list 字段的类型。只要 add、remove 和
average 公有函数的签名保持不变，使用 AveragedCollection 的代码就无需改变。相反如果使得 list
为公有，就未必都会如此了：HashSet<i32> 和 Vec<i32> 使用不同的方法增加或移除项，所以如果要想
直接修改 list 的话，外部的代码可能不得不做出修改。
如果封装是一个语言被认为是面向对象语言所必要的方面的话，那么 Rust 满足这个要求。在代码中不同
的部分使用 pub 与否可以封装其实现细节。
