Rust 变量特性：不可变、和常量的区别、 Shadowing
Rust 变量特性：不可变、和常量的区别、 Shadowing
Rust 是一门以安全性和性能著称的系统编程语言，其变量系统设计独特且强大。本文将从三个角度介绍 Rust 变量的核心特性：可变性（Mutability）、变量与常量的区别，以及 Shadowing 特性。通过具体的例子，我们将深入理解这些特性如何在实际编程中发挥作用。
1. 可变性（Mutability）
在 Rust 中，变量默认是不可变的（immutable）。这意味着一旦变量被赋值，它的值就不能被修改。这种设计有助于提高代码的安全性和可读性，避免意外的数据修改。
如果需要修改变量的值，可以使用 mut 关键字显式声明变量为可变的。
示例：可变与不可变变量
fn main() {
// 默认不可变变量
let x = 5;
println!("x 的值是: {}", x);
// 尝试修改不可变变量会导致编译错误
// x = 6; // 取消注释会报错！
// 使用 mut 声明可变变量
let mut y = 10;
println!("y 的初始值是: {}", y);
// 修改可变变量
y = 15;
println!("y 修改后的值是: {}", y);
}
输出：
x 的值是: 5
y 的初始值是: 10
y 修改后的值是: 15
分析：
x是不可变变量，尝试修改它的值会导致编译错误。y是可变变量，可以通过mut关键字修改其值。
2. 变量与常量的区别
Rust 中的常量（constant）与不可变变量类似，但有以下关键区别：
- 常量必须显式指定类型。
- 常量在编译时被求值，且生命周期贯穿整个程序运行期间。
- 常量名通常使用全大写字母，并用下划线分隔单词。
示例：常量与不可变变量
fn main() {
// 不可变变量
let x = 5;
println!("x 的值是: {}", x);
// 常量
const MAX_POINTS: u32 = 100_000;
println!("最大点数: {}", MAX_POINTS);
// 尝试修改常量会导致编译错误
// MAX_POINTS = 200_000; // 取消注释会报错！
}
输出：
x 的值是: 5
最大点数: 100000
分析：
x是不可变变量，而MAX_POINTS是常量。- 常量必须显式指定类型（如
u32），且不能被修改。
3. Shadowing 特性
Rust 允许变量的 Shadowing（遮蔽），即在同一作用域内，可以用相同的变量名重新声明一个新变量。新变量会“遮蔽”旧变量，但它们的类型和值可以完全不同。
示例：Shadowing
fn main() {
// 初始变量
let x = 5;
println!("x 的初始值是: {}", x);
// Shadowing：重新声明 x
let x = x + 1;
println!("x 第一次 Shadowing 后的值是: {}", x);
// Shadowing：改变类型
let x = "现在 x 是一个字符串";
println!("x 第二次 Shadowing 后的值是: {}", x);
}
输出：
x 的初始值是: 5
x 第一次 Shadowing 后的值是: 6
x 第二次 Shadowing 后的值是: 现在 x 是一个字符串
分析：
- 第一次 Shadowing 后，
x的值从5变为6，但类型仍然是整数。 - 第二次 Shadowing 后，
x的类型从整数变为字符串。 - Shadowing 允许我们在同一作用域内重用变量名，而无需创建新的变量名。
综合示例：关联性展示
为了展示这三个特性的关联性，我们设计一个简单的程序，计算一个数的平方，并将其转换为字符串输出。
fn main() {
// 不可变变量
let num = 5;
println!("初始值: {}", num);
// 可变变量：计算平方
let mut squared = num * num;
println!("平方值: {}", squared);
// 常量：定义最大允许值
const MAX_VALUE: i32 = 100;
if squared > MAX_VALUE {
println!("平方值超过最大值 {}", MAX_VALUE);
} else {
println!("平方值在允许范围内");
}
// Shadowing：将平方值转换为字符串
let squared = squared.to_string();
println!("平方值的字符串形式: {}", squared);
}
输出：
初始值: 5
平方值: 25
平方值在允许范围内
平方值的字符串形式: 25
分析：
4. 使用不可变变量 num 存储初始值。
5. 使用可变变量 squared 计算平方值。
6. 使用常量 MAX_VALUE 定义允许的最大值。
7. 使用 Shadowing 将 squared 从整数类型转换为字符串类型。
总结
Rust 的变量系统设计精巧，通过以下特性提升了代码的安全性和灵活性：
8. 可变性：默认不可变，显式声明可变性。
9. 变量与常量的区别：常量是编译时确定的不可变值，生命周期贯穿整个程序。
10. Shadowing：允许在同一作用域内重用变量名，支持类型和值的灵活变化。
这些特性使得 Rust 在保证内存安全的同时，提供了强大的表达能力。无论是系统编程还是应用开发，Rust 的变量系统都能满足多样化的需求。