面试题：Rust结构体成员重排与可读性权衡

Question

在Rust中，一个包含多个不同类型成员的结构体，若对其成员顺序进行重排，从代码可读性和维护性的角度，分析会带来哪些具体的变化？假设该结构体用于实现一个简单的文件系统节点，包含节点名称、节点类型、子节点列表等成员，分别阐述不同重排方式的优缺点。

Answer 1

原始顺序假设

假设原始结构体定义为：

struct FileSystemNode {
    name: String,
    node_type: FileSystemNodeType,
    children: Vec<FileSystemNode>,
}

重排方式一：按访问频率

将经常访问的成员放在前面，例如假设name经常被访问：

struct FileSystemNode {
    name: String,
    children: Vec<FileSystemNode>,
    node_type: FileSystemNodeType,
}

• 优点：
  • 可读性：对于经常查看节点名称相关操作的代码，在结构体定义处能快速定位name成员，提高代码阅读效率。
  • 维护性：频繁操作name的函数可能会减少偏移量计算（在底层实现上），一定程度上减少出错概率，维护时也更清晰。
• 缺点：
  • 可读性：如果查看node_type相关逻辑，需要向下扫描结构体定义，对于习惯原始逻辑顺序的开发者不太友好。
  • 维护性：若后续children访问频率提高，又需要重新调整顺序，增加维护成本。

重排方式二：按数据类型分组

将相同或相似数据类型的成员放在一起：

struct FileSystemNode {
    children: Vec<FileSystemNode>,
    name: String,
    node_type: FileSystemNodeType,
}

• 优点：
  • 可读性：从数据类型角度组织，对于熟悉这种组织方式的开发者，能快速识别不同类型的数据块，整体结构更清晰。
  • 维护性：当对某一类型（如Vec相关操作）进行修改时，可集中在一块区域，减少在结构体中来回查找的时间。
• 缺点：
  • 可读性：打破了按逻辑功能组织成员的直观性，对于不熟悉这种组织方式的开发者，难以快速理解每个成员的作用和与其他成员的关系。
  • 维护性：如果逻辑上紧密相关的成员（如name和node_type）被分开，可能在进行相关联操作时增加理解和维护成本。

重排方式三：按逻辑关系

将逻辑上相关的成员放在一起，例如将name和node_type放在一起：

struct FileSystemNode {
    name: String,
    node_type: FileSystemNodeType,
    children: Vec<FileSystemNode>,
}

• 优点：
  • 可读性：符合人们对文件系统节点的认知逻辑，名称和类型紧密相关，一起查看更便于理解节点本质属性，提高代码可读性。
  • 维护性：对节点属性相关操作可集中在name和node_type所在区域，便于维护和修改。
• 缺点：
  • 可读性：如果代码主要关注children相关操作，需要跳过前面属性部分，不太方便快速定位。
  • 维护性：若children相关操作和属性操作频繁交叉，可能增加切换上下文的成本。