Rust 快速入门(一)

Rust安装信息解释

• cargo：Rust的编译管理器、包管理器、通用工具。可以用Cargo启动新的项目，构建和运行程序，并管理代码所依赖的所有外部库。

• Rustc：Rust的编译器。通常Cargo会替我们调用此编译器。

• Rustdoc：是Rust的文档工具。

基础语法

变量

Rust是强类型语言(Java、C++、Rust、Go )，但是具有自动判断变量类型的能力。

注意：

• 强类型语言要求每个变量在声明时必须指定明确的数据类型，并且在程序的整个生命周期中都必须遵循这个类型。语言通常会严格限制不同类型之间的隐式转换，只有明确的、兼容的转换才能进行。这种语言有助于减少由于类型不匹配而导致的错误，并且更容易进行静态检查和优化。

• 弱类型语言对变量的类型要求相对宽松。程序允许对不同类型的变量进行隐式转换，语言运行时会根据需要自动进行类型转换。这虽然提供了更多的灵活性，但也可能带来一些类型转换带来的潜在错误。

声明变量使用 let 关键字

let a = 123;    
let a:u64 = 12;// 带类型的声明

如果上述a被声明了，那么

a = "abc"; // a已经是一个int类型
a = 4.56; // a已经是一个int类型
a = 456; // Rust规范，在语言层面尽量少的让变量的值可以改变

上述三个是被禁止的操作，a被称为不可变变量(a的值不变，但是不代表它不是一个变量)，这样操作是为了并发安全。

如果我们要声明一个可变变量，只需加一个 mut关键字

let mut a = 456

那么常量和不可变变量的区别是什么呢？

• 不可变量如下可编译

  let a = 12;
  let a = 123;

  可编译

  

  只是有warning。

• 如果a为常量就不可编译了

  const a: i32 = 123;
  let a = 456;

  

重影Shadowing

• 变量的值可以"重新绑定"，但在"重新绑定"以前不能私自被改变，这样可以确保在每一次"绑定"之后的区域里编译器可以充分的推理程序逻辑。

• 这里的重影实际上就是上述“重新绑定”这个概念，重影即指的是变量名称可以被重新使用的机制。

• 重影与可变变量的赋值不是一个概念，重影是指用同一个名字重新代表另一个变量实体，其类型、可变属性和值都可以变化。但可变变量赋值仅能发生值的变化。

fn main() {
    let x = 5;
    let x = x + 1;
    let x = x * 2;
    println!("The value of x is: {}", x);
}

数据类型

注意：

• Rust不支持 ++ 和 --

• 在Rust中，方法的调用优先级高于前缀运算符（对负值进行方法调用时一定要先加负号）

  assert_eq!((-32760_i16).saturating_sub(10), -32768);

  如果这里写成-32760_i16.saturating_sub(10)则该断言一定panic

整数类型

isize 和 usize 两种整数类型是用来衡量数据大小的，它们的位长度取决于所运行的目标平台，如果是 32 位架构的处理器将使用 32 位位长度整型。

Rust在调用类型本身的方法之前，必须确切的知道一个值属于哪种整型，只有在解析完所有方法之后类型仍然不明确的时候，才会默认位i32。正确示例如下：

 println!("{}", i32::abs(-4));
 println!("{}", (-4_i32).abs());

用于处理溢出的多种整型算术方法：

1. 检查算法：检查运算会返回结果的 Option 值，如果数学意义上正确的结果可以表示为该类型的值，那么就为Some(v), 否则位None，如：

   assert_eq!(10_u8.checked_add(20), Some(30)); // 可以运行，都处于u8的 0 - 2^8-1(255)范围内
   assert_eq!(100_u8.checked_add(156), None); // 溢出了u8类型，所以会返回 None

2. 回绕算法：会返回与“数学意义上正确的结果”对“值类型范围”取模的值相等的值，如：

   assert_eq!(100_u16.wrapping_mul(200),20000); // 该行代码可以运行，20000 < u16的65535
   assert_eq!(500_u16.wrapping_mul(500),53392); // 该行代码也可以运行，这是因为250000 > 2^16, 所以会用 250000 % 2^16 最终得到的便是 53392

   需要注意的是对于有符号类型的运算可能会回绕为负值。

3. 饱和算法：会返回最接近“数学意义上的正确结果”的可表达值(我理解为在计算值res溢出所选类型的最大值时，取所选类型最大值；计算值res所小于类型的最小值时，取所选类型最小值)，如：

   assert_eq!(32760_i16.saturating_add(10), 32767);
   assert_eq!((-32760_i16).saturating_sub(10), -32768);

   注意：不存在饱和除法，饱和求余法或饱和位移法

4. 溢出算法：返回一个元组(result, overflow), result是回绕版本所返回的内容，而overflowed是一个布尔值，指示是否发生过溢出，如：

   assert_eq!(255_u8.overflowing_sub(2), (253, false)); // 未溢出
   assert_eq!(255_u8.overflowing_add(2), (1, true)); // 溢出，返回回绕方法结果 1

浮点数类型

Rust提供了 IEEE 单精度浮点类型和 IEEE 双精度浮点类型。

let x = 2.0; // f64
let y: f32 = 3.0; // f32

浮点类型字面量：

浮点数中整数部分之后的每个部分都是可选的，但是必须存在浮点数部分，指数部分，类型后缀中的一项。

小数部分也可以由单独.组成，例如 5. 是一个浮点常量。

Rust会将整型字面量和浮点类型字面量视为不同的大类，即它永远不会把整型字面量推断为浮点类型。

一些特殊值关联常量

• INFINITY：无穷大

• NEG_INFINITY：负无穷大

• NAN：非数值

• MIN：最小有限值

• MAX：最大有限值

使用示例

assert((-1./f32::INFINITY).is_sign_negative())

布尔类型

true，false

if和while这样的控制结构，他们的条件必须时bool表达式，Rust的as运算符可以将bool转化为整型：

assert_eq!(false as i32, 0)
assert_eq!(true as i32, 1)

字符类型

char

Rust的 char 类型大小为 4 个字节(32位)，代表 Unicode标量值（Java 2 字节， c/c++ 1字节）

Rust会对单独的字符使用char类型，但是对于字符串和文本流使用UTF-8编码。(所以String为UTF-8字符序列，而不是类似于Java中的字符数组)

转换

• 在Rust中字符被视为与数值截然不同的类型：char既不是u8，也不是u32(尽管他确实有32位长)

• 尽管数值类型和char是不同的，但是Rust位u8值提供了字节字面量，如：b'X'表示以字符X的ASCII作为u8值

• Rust不会再char和任何其他类型之间进行隐式转换。可以使用as转换运算符将char转换为整型，对于小于32位的类型，该字符值的高位会被截断。

• u8是唯一能够通过as运算符转换为char的类型，因为Rust刻意让as运算符只执行开销极低且可靠的转换。

复合类型

• 元组：一对 ( ) 包括的一组数据，可以包含不同种类的数据

  let tup: (i32, f64, u8) = (500, 6.4, 1);
  // tup.0 等于 500
  // tup.1 等于 6.4
  // tup.2 等于 1

  Rust代码通常会使用元组类型从一个函数返回多个值(这里很像golang原生提供的多个返回值的特性)，如:

  let text = "我是米卫兵，我喜欢完原神，我也喜欢玩星穹铁道";
  let(head, tail) = text.split_at(15);
  println!("{}", head);
  println!("{}", tail);

  ---

  零元组：又被称为 单元类型 ，用于：当无法携带任何有意义的值，但是其上下文仍然要求传入某种类型时。如：

  fn swap<T>(x: &mut T, y: &mut T);
  // 上者完整写法如下：
  fn swap<T>(x: &mut T, y: &mut T) -> ();

  还有一个点，需要注意：在使用单个值的元组的时候一定要追加尾逗号 ("hello",)，如此一来便可区分普通括号表达式和元组。

• 数组，和go类似，但是需要注意的几点如下

  • let d = [3; 5]; // 这样声明数组等效于 let d = [3, 3, 3, 3, 3];

  • 然后就是 mut 这个关键字，与不可变变量概念类似，只有一个数组声明了mut后，其中元素才可以被修改。

区别：

• 元组中每个元素都可以有不同的类型，而数组中所有元素必须是相同的类型。

• 元组只允许使用常量作为索引。如：t.1, t.2 而不能使用 t.i

指针类型

不同于大多数具有垃圾回收机制的语言，Rust会将内存分配保持在最低限度。默认情况下会嵌套，三种指针类型：

引用

&String => 读作 “ref String” 是对String类型的引用。表达式 &x 会生成一个对x的引用，在Rust

术语中，我们会说它借用了对x的引用。给定一个引用r，表达式 *r会引用r指向的值。

• 与c/cpp类似：

  • 当超出作用域时，引用不会自动释放任何资源。

• 与c/cpp不同：

  • Rust的引用永远不位空。

  • Rust会跟踪值的所有权和生命周期。

如此一来，Rust在编译期就可以排除悬空指针、双重释放和指针失效等错误。

Rust引用两种形式

• &T

  • 一个不可变共享引用。

• mut T

  • 一个可变的、独占引用。

Box

堆种分配内存最简单的方式：Box::new，如：

let t = (12, "eggs");
let b = Box::new(t)
// t类型为(i32, &str) => b类型为Box<i32, &str>

当b超出作用域时，内存会立即被释放，除非b已经被移动(move)。

不安全指针(裸指针)

• *mut T

• *const T