【Rust 学习笔记】Rust 基础数据类型介绍——指针、元组和布尔类型

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Rust 基础数据类型介绍——指针、元组和布尔类型

一、元组类型

       元组是各种类型的值的一个序列，序列中的每个元素用逗号分隔开并包裹在一个圆括号中。例如 (“Brazil”, 1995) 是一个元组，其第一个元素是一个静态分配的字符串，第二个元素是一个整数，它的类型是 (&str, i32) 。给定一个元组值 t ，可以通过 t.0 、t.1 等访问其元素。

       元组有点儿像数组，即这两种类型都表示值的有序序列。与数组不同的是：

• 元组的每个元素可以是不同的类型，而数组的元素必须都是相同的类型；
• 元组只允许用常量作为索引，例如 t.4。不能通过写成 t.i 或者 t[i] 的形式来获取第 i 个元素；

       Rust 通常会使用元组类型从一个函数返回多个值，例如字符串切片上的 split_at 方法会将字符串分成两半并返回它们，其声明如下所示：

fn split_at(&self, mid: usize) -> (&str, &str);

返回类型为 (&str, &str) 是两个字符串切片构成的元组，可以使用模式匹配语法将返回值的每个元素赋值给不同的变量：

let text = "I see the eigenvalue in thine eye";
let (head, tail) = text.split_at(21);
assert_eq!(head, "I see the eigenvalue ");
assert_eq!(tail, "in thine eye");

       另一种常用的元组类型是零元组()。通常也称为单元类型，因为此类型只有一个值，写作 () 。当无法携带任何有意义的值但其上下文仍然要求传入某种类型时，Rust就会使用单元类型。例如，不返回值的函数的返回类型为()。标准库的 std::mem::swap 函数就没有任何有意义的返回值，它只会交换两个参数的值，其声明如下所示：

fn swap<T>(x: &mut T, y: &mut T);

其中的 <T> 意味着 swap是泛型的：可以将对任意类型T的值的引用传递给它，但是上述的声明省略了swap的返回类型，其完整的声明如下所示：

fn swap<T>(x: &mut T, y: &mut T) -> ();

类似地，如果返回类型是 Result< (), std::io::Error >，这意味着该函数在出现错误时会返回一个 std::io::Error 值，但成功时不会返回任何值。

       Rust允许在任何出现逗号的位置，例如，函数参数、数组、元组、结构体和枚举定义等，添加额外的尾随逗号。对于单个值的元组，例如，(“lonely hearts”,) ，其只包含一个值且这个值后面的逗号是必需的，用于区分单值元组和简单的括号表达式。

二、指针类型简介

2.1 引用

       在Rust中可以将引用视为基本指针类型。在运行期时，对 i32 的引用是一个保存着 i32 地址的机器字，这个地址可能位于栈或堆中。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。它们非常像 C 和 C++ 中的 & 运算符和 * 运算符，并且和 C 中的指针一样，当超出作用域时引用不会自动释放任何资源。

       然而，与C指针不同，Rust的引用永远不会为空，在安全的Rust中根本没办法生成空引用。与C不同，Rust会跟踪值的所有权和生命周期，因此早在编译期间就排除了悬空指针、双重释放和指针失效等错误。

       Rust 引用有两种形式：

• &T：不可变的共享引用。可以同时拥有多个对给定值的共享引用，但它们是只读的，禁止修改它们所指向的值，就像C中的 const T* 一样；
• &mut T：可变且独占的引用。可以读取和修改它指向的值，就像C语言中的 T* 一样。但是只要该引用还存在，就不能对该值有任何类型的其他引用。事实上，访问该值的唯一途径就是使用这个可变引用。

Rust使用共享引用和可变引用之间的二选一机制，来强制执行单个写入者或多个读取者规则。

2.2 Box

       在堆中分配内存最简单的方式是使用 Box::new，如下代码所示：

let t = (12, "eggs");
let b = Box::new(t); //在堆中分配一个元组

上面代码中，t 的类型是 (i32, &str)，所以 b 的类型是 Box<(i32, &str)>。对 Box::new 的调用会分配足够的内存以在堆上容纳此元组。当 b 超出作用域时，内存会立即释放，除非 b 已被移动（move）。

2.3 裸指针

       Rust 也有裸指针类型 *mut T 和 *const T。裸指针实际上和 C++ 中的指针很像。使用裸指针是不安全的，因为 Rust 不会跟踪它指向的内容。例如，裸指针可能为空，或者它们可能指向已释放的内存或现在包含不同类型的值。只能在 unsafe 块中对裸指针解引用。

三、布尔类型

       Rust 中的布尔类型bool具有此类型常用的两个值true和false。==、<等比较运算符会生成 bool 结果，比如 2 < 5 的值为 true。

       许多语言对要求布尔值的上下文中使用其他类型的值持宽松态度，比如C和C++会把字符、整数、浮点数和指针隐式转换为布尔值，因此它们可以直接用作 if 语句或 while 语句中的条件。Python 允许在布尔上下文中使用字符串、列表、字典甚至集合，如果这些值是非空的，则将它们视为 true。然而，Rust 非常严格，**像 if 和 while 这样的控制结构要求它们的条件必须是 bool 表达式，短路逻辑运算符 && 和 || 也是如此。你必须写成 if x != 0 {…} ，而不能只写成 if x {…}。

       Rust 中的 as 运算符可以将 bool 值转换为整数：

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

但是，as 无法进行另一个方向的转换，例如，从数值类型转换为bool。相反，你必须显示的写出比较表达式，比如 x != 0。

       尽管 bool 只需要用一个位来表示，但 Rust 在内存中会使用整字节来表示 bool 值，因此可以创建指向它的指针。

四、类型别名

       与 C++ 中的 typedef 用法类似，可以使用 type 关键字来为现有类型声明一个新名称：

type Bytes = Vec<u8>;

上面声明的类型 Bytes 就是这种特定 Vec 的简写形式。

fn decode(data: &Bytes) {
    ...
}