Question

我有一个自定义结构，如下所示：

struct MyStruct {
    first_field: i32,
    second_field: String,
    third_field: u16,
}

是否可以通过编程方式获取结构字段的数量（例如，通过方法调用field_count()）：

let my_struct = MyStruct::new(10, "second_field", 4);
let field_count = my_struct.field_count(); // Expecting to get 3

对于此结构：

struct MyStruct2 {
    first_field: i32,
}

...以下调用应返回1：

let my_struct_2 = MyStruct2::new(7);
let field_count = my_struct2.field_count(); // Expecting to get count 1

是否有像field_count()这样的API，还是只能通过宏来获取？

如果宏可以实现这一点，应该如何实现？

Answer 1

是否有像field_count()这样的API，还是只能通过宏来获取？

没有这样的内置API可以让您在运行时获取此信息。 Rust没有运行时反射（有关更多信息，请参见this question）。但是确实可以通过proc-macros！

注意：proc-macros与“通过示例宏”（通过macro_rules!声明）不同。后者不如proc-macros强大。

如果宏可以实现这一点，应该如何实现？

（这不是proc-macros的简介；如果您对本主题完全陌生，请先阅读其他地方的简介。）

在proc宏（例如，自定义派生）中，您将需要以某种方式获得结构定义为TokenStream。使用TokenStream和Rust语法的实际解决方案是通过syn对其进行解析：

#[proc_macro_derive(FieldCount)]
pub fn derive_field_count(input: TokenStream) -> TokenStream {
    let input = parse_macro_input!(input as ItemStruct);

    // ...
}

input的类型为ItemStruct。如您所见，它具有类型Fields的字段fields。在该字段上，您可以调用iter()以在结构的所有字段上获得迭代器，然后在其上可以调用count()：

let field_count = input.fields.iter().count();

现在您有了想要的东西。

也许您想将此field_count()方法添加到您的类型中。您可以通过自定义派生（通过在此处使用quote板条箱）来做到这一点：

let name = &input.ident;

let output = quote! {
    impl #name {
        pub fn field_count() -> usize {
            #field_count
        }
    }
};

// Return output tokenstream
TokenStream::from(output)

然后，在您的应用程序中，您可以编写：

#[derive(FieldCount)]
struct MyStruct {
    first_field: i32,
    second_field: String,
    third_field: u16,
}

MyStruct::field_count(); // returns 3

Answer 2

由宏生成结构本身是有可能的-在这种情况下，您可以只计算传递到宏中的令牌，如here所示。这就是我想出的：

macro_rules! gen {
    ($name:ident {$($field:ident : $t:ty),+}) => {
        struct $name { $($field: $t),+ }
        impl $name {
            fn field_count(&self) -> usize {
                gen!(@count $($field),+)
            }
        }
    };
    (@count $t1:tt, $($t:tt),+) => { 1 + gen!(@count $($t),+) };
    (@count $t:tt) => { 1 };
}

Playground（带有一些测试用例）

此方法的缺点（一个-可能会有更多）是在此函数中添加属性并非易事-例如，在其上#[derive(...)]上添加一些属性。另一种方法是编写自定义的派生宏，但这是我目前无法谈论的事情。

如何以编程方式获取结构的字段数？

2 个答案: