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基本语法

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小牛编辑
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2023-12-01

基本语法

变量绑定

在Rust中，变量绑定 (variable bindings) 是通过let关键字声明的：

  1. let x = 5;
  2. let mut x = 5;
  3. let x: i32 = 5;
  4. let (a, b) = (3, 4);

其中变量类型如i32一般都是可以省略的，因为Rust使用了类型推断 (type inference)。
Rust还通过模式匹配 (pattern matching) 对变量进行解构，这允许我们同时对多个变量进行赋值。

有几点是需要特别注意的：

  • 变量默认是不可改变的 (immutable)，如果需要改变一个变量的值需要显式加上mut关键字。
  • 变量具有局部作用域，被限制在所属的代码块内，并且允许变量覆盖 (variable shadowing)。
  • Rust默认开启属性#[warn(unused_variable)]，会对未使用的变量 (以_开头的除外) 发出警告。
  • Rust允许先声明变量然后再初始化，但是使用未被初始化的变量会产生一个编译时错误。

原生类型

Rust内置的原生类型 (primitive types) 有以下几类：

  • 布尔类型：有两个值true和false。
  • 字符类型：表示单个Unicode字符，存储为4个字节。
  • 数值类型：分为有符号整数 (i8, i16, i32, i64, isize)、
    无符号整数 (u8, u16, u32, u64, usize) 以及浮点数 (f32, f64)。
  • 字符串类型：最底层的是不定长类型str，更常用的是字符串切片&str和堆分配字符串String，
    其中字符串切片是静态分配的，有固定的大小，并且不可变，而堆分配字符串是可变的。
  • 数组：具有固定大小，并且元素都是同种类型，可表示为[T; N]。
  • 切片：引用一个数组的部分数据并且不需要拷贝，可表示为&[T]。
  • 元组：具有固定大小的有序列表，每个元素都有自己的类型，通过解构或者索引来获得每个元素的值。
  • 指针：最底层的是裸指针*const T和*mut T，但解引用它们是不安全的，必须放到unsafe块里。
  • 函数：具有函数类型的变量实质上是一个函数指针。
  • 元类型：即()，其唯一的值也是()。
  1. // boolean type
  2. let t = true;
  3. let f: bool = false;
  5. // char type
  6. let c = 'c';
  8. // numeric types
  9. let x = 42;
  10. let y: u32 = 123_456;
  11. let z: f64 = 1.23e+2;
  12. let zero = z.min(123.4);
  13. let bin = 0b1111_0000;
  14. let oct = 0o7320_1546;
  15. let hex = 0xf23a_b049;
  17. // string types
  18. let str = "Hello, world!";
  19. let mut string = str.to_string();
  21. // arrays and slices
  22. let a = [0, 1, 2, 3, 4];
  23. let middle = &a[1..4];
  24. let mut ten_zeros: [i64; 10] = [0; 10];
  26. // tuples
  27. let tuple: (i32, &str) = (50, "hello");
  28. let (fifty, _) = tuple;
  29. let hello = tuple.1;
  31. // raw pointers
  32. let x = 5;
  33. let raw = &x as *const i32;
  34. let points_at = unsafe { *raw };
  36. // functions
  37. fn foo(x: i32) -> i32 { x }
  38. let bar: fn(i32) -> i32 = foo;

有几点是需要特别注意的：

  • 数值类型可以使用_分隔符来增加可读性。
  • Rust还支持单字节字符b'H'以及单字节字符串b"Hello"，仅限制于ASCII字符。
    此外，还可以使用r#"..."#标记来表示原始字符串，不需要对特殊字符进行转义。
  • 使用&符号将String类型转换成&str类型很廉价，
    但是使用to_string()方法将&str转换到String类型涉及到分配内存，
    除非很有必要否则不要这么做。
  • 数组的长度是不可变的，动态的数组称为向量 (vector)，可以使用宏vec!创建。
  • 元组可以使用==和!=运算符来判断是否相同。
  • 不多于32个元素的数组和不多于12个元素的元组在值传递时是自动复制的。
  • Rust不提供原生类型之间的隐式转换，只能使用as关键字显式转换。
  • 可以使用type关键字定义某个类型的别名，并且应该采用驼峰命名法。
  1. // explicit conversion
  2. let decimal = 65.4321_f32;
  3. let integer = decimal as u8;
  4. let character = integer as char;
  6. // type aliases
  7. type NanoSecond = u64;
  8. type Point = (u8, u8);

结构体

结构体 (struct) 是一种记录类型，所包含的每个域 (field) 都有一个名称。
每个结构体也都有一个名称，通常以大写字母开头，使用驼峰命名法。
元组结构体 (tuple struct) 是由元组和结构体混合构成，元组结构体有名称，
但是它的域没有。当元组结构体只有一个域时，称为新类型 (newtype)。
没有任何域的结构体，称为类单元结构体 (unit-like struct)。
结构体中的值默认是不可变的，需要使用mut使其可变。

  1. // structs
  2. struct Point {
  3.   x: i32,
  4.   y: i32,
  5. }
  6. let mut point = Point { x: 0, y: 0 };
  8. // tuple structs
  9. struct Color(u8, u8, u8);
  10. let android_green = Color(0xa4, 0xc6, 0x39);
  11. let (red, green, blue) = android_green;
  13. // A tuple struct’s constructors can be used as functions.
  14. struct Digit(i32);
  15. let v = vec![0, 1, 2];
  16. let d: Vec<Digit> = v.into_iter().map(Digit).collect();
  18. // newtype: a tuple struct with only one element
  19. struct Inches(i32);
  20. let length = Inches(10);
  21. let Inches(integer_length) = length;
  23. // unit-like structs
  24. struct Null;
  25. let empty = Null;

一个包含..的struct可以用来从其它结构体拷贝一些值或者在解构时忽略一些域：

  1. #[derive(Default)]
  2. struct Point3d {
  3.     x: i32,
  4.     y: i32,
  5.     z: i32,
  6. }
  8. let origin = Point3d::default();
  9. let point = Point3d { y: 1, ..origin };
  10. let Point3d { x: x0, y: y0, .. } = point;

需要注意，Rust在语言级别不支持域可变性 (field mutability)，所以不能这么写：

  1. struct Point {
  2.     mut x: i32,
  3.     y: i32,
  4. }

这是因为可变性是绑定的一个属性，而不是结构体自身的。可以使用Cell<T>来模拟：

  1. use std::cell::Cell;
  3. struct Point {
  4.     x: i32,
  5.     y: Cell<i32>,
  6. }
  8. let mut point = Point { x: 5, y: Cell::new(6) };
  10. point.y.set(7);

此外，结构体的域默认是私有的，可以使用pub关键字将其设置成公开。

枚举

Rust有一个集合类型，称为枚举 (enum)，对于一个指定的名称有一组可替代的值，
其中子数据结构可以存储也可以不存储数据，需要使用::语法来获得每个元素的名称。

  1. // enums
  2. enum Message {
  3.     Quit,
  4.     ChangeColor(i32, i32, i32),
  5.     Move { x: i32, y: i32 },
  6.     Write(String),
  7. }
  9. let x: Message = Message::Move { x: 3, y: 4 };

与结构体一样，枚举中的元素默认不能使用关系运算符进行比较 (如==, !=, >=)，
也不支持像+和*这样的双目运算符，需要自己实现，或者使用match进行匹配。

枚举默认也是私有的，如果使用pub使其变为公有，则它的元素也都是默认公有的。
这一点是与结构体不同的：即使结构体是公有的，它的域仍然是默认私有的。
此外，枚举和结构体也可以是递归的 (recursive)。

函数

要声明一个函数，需要使用关键字fn，后面跟上函数名，比如

  1. fn add_one(x: i32) -> i32 {
  2.     x + 1
  3. }

其中函数参数的类型不能省略，可以有多个参数，但是最多只能返回一个值，
提前返回使用return关键字。Rust编译器会对未使用的函数提出警告，
可以使用属性#[allow(dead_code)]禁用无效代码检查。

Rust有一个特殊语法适用于分叉函数 (diverging function)，它不返回值：

  1. fn diverges() -> ! {
  2.     panic!("This function never returns!");
  3. }

其中panic!是一个宏，使当前执行线程崩溃并打印给定信息。返回类型!可用作任何类型：

  1. let x: i32 = diverges();
  2. let y: String = diverges();

注释

Rust有三种注释：

  • 行注释 (line comments)：以//开头，仅能注释一行。
  • 块注释 (block comments)：以/*开头，以*/结尾，能注释多行，但是不建议使用。
  • 文档注释 (doc comments)：以///或者//!开头，支持Markdown标记语言，
    其中///等价于写属性#[doc = "..."]，//!等价于#![doc = "/// ..."]，
    配合rustdoc可自动生成说明文档。
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