Rust编程语言入门教程 （六）变量与可变性

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引言

在 Rust 中，变量默认是不可变的，这种设计有助于防止程序中的意外修改，从而提高代码的安全性和可维护性。通过使用 mut 关键字，可以将变量声明为可变，从而允许在程序运行时修改其值。此外，Rust 提供了常量、标量类型（如整数、浮点数、布尔值和字符）以及复合类型（如元组和数组），这些特性为开发者提供了灵活而强大的工具来构建高效、安全的程序。

一、变量与可变性

声明变量使用 let 关键字默认情况下，变量是不可变的 (Immutable)
不可变的变量不能进行二次赋值。

运行cargo run
可以发现会报错的。

加上mut就好啦。声明变量时，在变量前面加上mut，就可以使变量可变。

cargo run 运行 这个警告是说还没有引用 x 变量。

二、变量与常量

常量(constant)，常量在绑定值以后也是不可变的，但它与不可变的变量有很多区别:

• 不可以使用mut，常量永远都是不可变的
• 声明常量使用const 关键字，它的类型必须被标注
• 常量可以在任何作用域内进行声明，包括全局作用域
• 常量只可以绑定到常量表达式，无法绑定到函数的调用结果或只能在运行时才能计算出的值

在程序运行期间，常量在其声明的作用域内一直有效。
命名规范: Rust 里常量使用全大写字母，每个单词之间用下划线分开，
例如:
MAX POINTS
const MAX_POINTS : u32 = 100_000; //下划线 _ 增强可读性

shadowing

可以使用相同的名字声明新的变量，新的变量就会 shadow(隐藏) 之前声明的同名变量

• 在后续的代码中这个变量名代表的就是新的变量(例子)
• shadow 和 把变量标记为 mut 是不一样的:
• 如果不使用 let 关键字，那么重新给非 mut 的变量赋值会导致编译时错误，
  而使用 let 声明的同名新变量，也是不可变的.
• 使用 let 声明的同名新变量，它的类型可以与之前不同
  

三、标量和复合类型

Rust 是静态编译语言，在编译时必须知道所有变量的类型

• 基于使用的值，编译器通常能够推断出它的具体类型
• 但如果可能的类型比较多(例如把 String 转为整数的 parse 方法)，就必须添加类型的标注，否则编译会报错。
• 
  这个 u32 是需要写的，不然编译器或者 parse 方法不知道 要把 “42” 字面值解析成哪种整数类型。

（一） 标量类型

一个标量类型代表一个单个的值Rust有四个主要的标量类型:

①整数类型（默认类型 i32）

• 整数类型没有小数部分
• 例如 u32就是一个无符号的整数类型，占据32位的空间
• 无符号整数类型以U开头
• 有符号整数类型以i 开头

Rust 的整数类型列表如图:

每种都分 i 和 u，以及固定的位数
有符号范围:
-（2的n次方 - 1） 到 2的n次方 - 1
无符号范围：
0 到 2的n次方 - 1

isize 和 usize 类型
isize 和 usize 类型的位数由程序运行的计算机的架构所决定:

• 如果是64位计算机，那就是64位的
• 使用 isize 或 usize的主要场景是对某种集合进行索引操作。

整数字面值

• 除了byte 类型外，所有的数值字面值都允许使用类型后缀。
  例如 57 u8
• 如果你不太清楚应该使用那种类型，可以使用Rust 相应的默认类型:
• 整数的默认类型就是 i32
  总体上来说速度很快，即使在64位系统中。
  

整数溢出

例如: u8 的范围是 0-255，如果你把一个 u8 变量的值设为 256，那么

• 调试模式下编译: Rust 会检查整数溢出，如果发生溢出，程序在运行时就会 panic
• 发布模式下 ( --release ) 编译: Rust不会检查可能导致 panic 的整数溢出。
• 如果溢出发生: Rust 会执行 “环绕” 操作:
  256 变成 0，257 变成 1 …
  但程序不会 panic。

②浮点类型 （默认 f64）

Rust有两种基础的浮点类型，也就是含有小数部分的类型

• f32，32位，单精度
• f64，64位，双精度

Rust 的浮点类型使用了IEEE-754标准来表述
f64 是默认类型，因为在现代 CPU 上 f64 和 f32 的速度差不多，而且精度更高

③布尔类型

Rust的布尔类型也有两个值: true 和 false
一个字节大小
符号是 pool

④字符类型

• Rust 语言中 char 类型被用来描述语言中最基础的单个字符。
• 字符类型的字面值使用单引号
• 占用4字节大小
• 是 Unicode 标量值，可以表示比 ASCIl 多得多的字符内容:拼音、中日韩文、零长度空白字符、emoji 表情等。
• U+0000 到 U+D7FF
• U+E000 到 U+10FFFF
  但 Unicode 中并没有 “字符” 的概念，所以直觉上认为的字符也许与 Rust 中的概念并不相符。

（二）复合类型

复合类型可以将多个值放在一个类型里Rust 提供了两种基础的复合类型:

①元组(Tuple)

• Tuple 可以将多个类型的多个值放在一个类型里
• Tuple 的长度是固定的：一旦声明就无法改变

创建 Tuple

• 在小括号里，将值用逗号分开
• Tuple 中的每个位置都对应一个类型，Tuple 中各元素的类型不必相同

x y z 分别对应 500，6.4, 1

访问 Tuple 的元素
在 tuple 变量使用点标记法，后接元素的索引号

②数组

• 数组也可以将多个值放在一个类型里
• 数组中每个元素的类型必须相同
• 数组的长度也是固定的: 一旦声明就无法改变

声明一个数组
在中括号里，各值用逗号分开。

数组的用处

• 如果想让你的数据存放在stack(栈)上而不是 heap(堆)上，或者想保证有固定数量的元素，这时使用数组更有好处
• 数组没有 Vector 灵活
• Vector和数组类似，它由标准库提供
• Vector 的长度可以改变
• 如果你不确定应该用数组还是 Vector，那么估计你应该用 Vector。
• 

数组的类型
[类型：长度]
例如： let a: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5];

另一种声明数组的方法：
如果数组的每个元素值都相同，那么可以在在中括号里指定初始值，然后是一个“ ; ” ,最后是数组的长度
例如:let a = [3; 5]; 它就相当于：let a = [3, 3, 3, 3, 3]；

访问数组的元素

• 数组是 Stack上分配的单个块的内存
• 可以使用索引来访问数组的元素
• 如果访问的索引超出了数组的范围，那么:
  编译会通过
  运行会报错(runtime 时会panic)。
  Rust不会允许其继续访问相应地址的内存
  

总结

Rust 的变量默认不可变，通过 mut 可使其可变，而常量则始终不可变。标量类型（如整数、浮点数、布尔值和字符）和复合类型（如元组和数组）为程序提供了丰富的数据结构支持。变量的 shadowing 机制和类型推断规则进一步增强了 Rust 的灵活性和安全性，使其成为现代系统编程语言中的佼佼者。