Rust快速入门(1) - 通用编程概念

1. 变量和可变性

Rust 变量默认是不可变的（immutable），这是 Rust 安全性和简单并发的设计基础之一。

变量声明与修改

• 使用 let 关键字声明变量：let x = 5;
• 使用 mut 关键字使变量可变：let mut x = 5;
• 不可变变量尝试修改会导致编译错误

常量

• 使用 const 关键字声明：const THREE_HOURS_IN_SECONDS: u32 = 60 * 60 * 3;
• 与不可变变量的区别：
  • 不能使用 mut 修饰
  • 必须注明类型
  • 可以在任何作用域声明，包括全局作用域
  • 只能设置为编译时常量表达式，不能是运行时结果

变量遮蔽（Shadowing）

• 可以使用同一个变量名重新声明变量：let x = 5; let x = x + 1;

• 遮蔽与

  mut

的区别：

• 遮蔽需要使用 let 关键字，否则会编译错误
• 遮蔽允许改变变量类型，而 mut 不允许

2. 数据类型

Rust 是静态类型语言，必须在编译时知道所有变量的类型。

标量类型

整数类型

• 有符号整型：i8, i16, i32, i64, i128, isize
• 无符号整型：u8, u16, u32, u64, u128, usize
• 默认为 i32
• 整数字面量可以使用多种表示方式：
  • 十进制：98_222
  • 十六进制：0xff
  • 八进制：0o77
  • 二进制：0b1111_0000
  • 字节（仅限u8）：b'A'
• 整型溢出：
  • Debug 模式：导致 panic
  • Release 模式：执行二进制补码包裹（wrapping）

浮点类型

• f32：32 位浮点数（单精度）
• f64：64 位浮点数（双精度，默认类型）

布尔类型

• bool 类型：值为 true 或 false
• 大小为一个字节

字符类型

• char 类型：使用单引号声明，如 'z'
• 大小为四个字节，表示 Unicode 标量值
• 可以表示：ASCII、标音字母、中日韩文字、emoji 等

复合类型

元组（Tuple）

• 将多个不同类型的值组合成一个复合类型
• 长度固定，一旦声明不能增减
• 声明：let tup: (i32, f64, u8) = (500, 6.4, 1);
• 访问方式：
  • 解构：let (x, y, z) = tup;
  • 索引：let five_hundred = x.0;
• 单元元组：()，表示空值/无返回值

数组（Array）

• 多个相同类型的值的集合
• 长度固定
• 声明：let a = [1, 2, 3, 4, 5];
• 类型声明：let a: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5];
• 快速创建相同值的数组：let a = [3; 5]; 等同于 [3, 3, 3, 3, 3]
• 访问元素：let first = a[0];
• 数组越界：运行时会检查并导致 panic

3. 函数

函数在 Rust 中非常普遍，使用 fn 关键字声明。

函数定义

• 命名风格：snake_case（全小写，使用下划线分隔单词）

• 基本语法：

  fn function_name(parameter1: Type1, parameter2: Type2) -> ReturnType {    // 函数体}

参数

• 必须声明每个参数的类型
• 形参（parameter）：函数定义中的变量
• 实参（argument）：调用函数时传入的具体值

语句和表达式

• 语句（Statement）：执行操作但不返回值的指令，如 let y = 6;
• 表达式（Expression）：计算并产生值的代码，如 5 + 6
• 表达式不加分号，加了分号就变成语句
• 代码块 {} 也是表达式

返回值

• 使用 -> 后接类型来声明返回类型
• 隐式返回最后一个表达式的值
• 可以使用 return 关键字提前返回

4. 注释

Rust 支持多种注释形式：

行注释

• 使用 // 从注释开始到行尾
• 代码后注释：let lucky_number = 7; // I'm feeling lucky today
• 多行注释需在每行开头使用 //

文档注释

• 在第 14 章中详细讨论

5. 控制流

if 表达式

• 基本语法：

  if condition {    // code} else {    // code}

• 条件必须是 bool 类型

• 可使用 else if 处理多重条件

• if 是表达式，可用于赋值：let number = if condition { 5 } else { 6 };

• 所有分支的返回值类型必须相同

循环

Rust 提供三种循环：

loop

• 重复执行代码直到明确停止：

  loop {    // code}

• 使用 break 退出循环

• 使用 continue 跳过当前迭代

• 可以返回值：let result = loop { if condition { break value; } };

• 循环标签：通过 'label: loop {} 命名循环，并使用 break 'label; 退出特定循环

while

• 当条件为真时执行循环：

  while condition {    // code}

for

• 用于遍历集合元素：

  for element in collection {    // code}

• 相比 while 更安全、更简洁

• 可以与 Range 一起使用：for number in 1..4 {}

• 可以反转 Range：for number in (1..4).rev() {}

总结

Rust 鼓励开发者采用一些最佳实践，如默认不可变变量、强类型检查、表达式为主的语法等，这些都有助于编写更安全、更可靠的代码。

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