Rust從入門到精通03-變量

1、變量聲明語法

Rust 變量必須先聲明，后使用。

對(duì)于局部變量，常見是聲明語法為：

let variable : i32 = 100;

由于 Rust 是有自動(dòng)推導(dǎo)類型功能的，所以后面的 ：i32 是可以省略的。

1.1 語法解析更容易

局部變量聲明一定是以 let 開頭，類型一定是跟在冒號(hào) : 的后面。語法歧義更少，語法分析器更容易編寫。

1.2 方便引入類型推導(dǎo)功能

Rust 聲明變量的特點(diǎn)：要聲明的變量前置，類型描述后置。
這是因?yàn)樵谧兞柯暶髡Z句中，最重要的是變量本身，而類型其實(shí)是個(gè)附屬的額外描述，并非必不可少的部分。如果我們可以通過上下文環(huán)境由編譯器自動(dòng)分析出這個(gè)變量的類型，那么這個(gè)類型描述完全可以省略不寫。

PS：Rust 支持類型推導(dǎo)，在編譯器能夠推導(dǎo)類型的情況下，變量類型一般可以省略，但常量（const）和靜態(tài)變量（static）必須聲明類型。

Rust 從一開始就考慮了類型自動(dòng)推導(dǎo)功能，因此類型后置的語法更加合適。

1.3 模式解構(gòu)

let 表達(dá)式不僅僅用于變量的綁定，還能進(jìn)行復(fù)雜變量的解構(gòu)：從一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的變量中，匹配出該變量的一部分內(nèi)容：

fn main() {
    let (a, mut b): (bool,bool) = (true, false);
    // a = true,不可變; b = false，可變
    println!("a = {:?}, b = {:?}", a, b);

    b = true;
    assert_eq!(a, b);
}

2、變量命名規(guī)則

Rust 里的合法標(biāo)識(shí)符（包括變量名、函數(shù)名、trait名等）必須由：
①、數(shù)字
②、字母
③、下劃線
注意：不能以數(shù)字開頭！！！

另外：要注意下劃線 _ 的特殊用法。 如果你創(chuàng)建了一個(gè)變量卻不在任何地方使用它，Rust 通常會(huì)給你一個(gè)警告，為了去掉這個(gè)警告，可以用下劃線用作變量的開頭。

fn main() {
    let _x = 5;
    let y = 10;
}

運(yùn)行發(fā)現(xiàn)只有變量 y 提示警告了。

3、變量遮蔽

Rust 允許在同一個(gè)代碼塊中聲明同樣名字的變量，后面聲明的變量會(huì)將前面聲明的變量“遮蔽”起來。

//變量遮蔽
fn variable_masking(){
    let x = "123";
    println!("{}",x);

    let x = 1;
    println!("{}",x);
}

注意：這樣做并不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存安全問題，因?yàn)槲覀儗?duì)這塊內(nèi)存擁有完整的所有權(quán)，且此時(shí)并沒有任何其它引用指向這個(gè)變量，對(duì)這個(gè)變量的修改是完全合法的。

4、變量類型推導(dǎo)

Rust的類型推導(dǎo)有兩種：
①、從變量聲明的當(dāng)前語句中獲取信息進(jìn)行推導(dǎo)
②、通過上下文信息進(jìn)行推導(dǎo)

//類型推導(dǎo)
fn type_derivation(){
    //1.1 沒有明確標(biāo)出變量類型，但是通過字面量的后綴，編譯器知道x的類型是 u8
    let x = 5u8;
    //1.2 通過字面量值 1，編譯器知道y 的類型是 i32
    let y = 1;

    //1.3 創(chuàng)建一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組，但是沒有聲明數(shù)組里面是什么類型
    let mut vec = Vec::new();
    //編譯器通過添加的元素 1 ，推導(dǎo)出 vec 的實(shí)際類型是 Vec<i32>
    vec.push(1);

    println!("{}",x);
    println!("{}",y);
    println!("{:?}",vec);

}

5、類型別名

通過 type 關(guān)鍵字給同一個(gè)類型起個(gè)別名。

//類型別名
fn type_alias(){
    //將 i32 這種數(shù)據(jù)類型起別名為 int
    type int = i32;
    let x : int = 1;
    println!("{}",x);
}

類型別名還可以用于泛型場(chǎng)景：

type Double = (T,Vec);

那么，以后使用 Double 的時(shí)候，就等同于(i32,Vec)

6、不可變 mut

Rust 聲明的變量默認(rèn)是不可變的。

默認(rèn)不可變，這是一個(gè)很重要的特性，它符合最小權(quán)限原則，有助于我們寫出正確且健壯的代碼。

// 變量不可變
fn variable_mut(){
    let i = 123;
    i = 2;
}

編譯報(bào)錯(cuò)：

如果要使得變量可變，必須要用關(guān)鍵字 mut 聲明：

fn variable_mut(){
    let mut i = 123;
    i = 2;
}

當(dāng)你使用 mut 卻沒有修改變量，Rust 編譯期會(huì)友好地報(bào)警，提示你移除不必要的 mut。

fn main() {
    variable_mut();
}
// 變量不可變
fn variable_mut(){
    let mut i = 123;
    println!("{}",i);
}

編譯器警告：

7、靜態(tài)變量

在 Rust 中，靜態(tài)變量（Static Variables）是一種全局變量，其生命周期從程序開始直到程序結(jié)束，具有靜態(tài)的存儲(chǔ)期。

靜態(tài)變量與普通的局部變量和堆上的動(dòng)態(tài)分配變量有所不同。它們?cè)诰幾g時(shí)被初始化，并在程序的整個(gè)執(zhí)行期間保持不變。

靜態(tài)變量存儲(chǔ)在只讀的靜態(tài)數(shù)據(jù)段中，可以在整個(gè)程序的作用域內(nèi)共享和訪問。

Rust 中通過 static 關(guān)鍵字聲明靜態(tài)變量，如下：

static NAME: Type = value;

比如聲明一個(gè)靜態(tài)變量 GLOBAL：

static GLOBAL : i32 = 0;

這也是 Rust 中唯一聲明全局變量的方法。

由于 Rust 非常注重內(nèi)存安全，因此全局變量的使用有很多限制：
①、全局變量必須在聲明的時(shí)候馬上初始化（對(duì)應(yīng)局部變量可以先聲明不初始化，只需要保證使用的時(shí)候初始化就行了，我們可以這樣理解，全局變量是寫在函數(shù)外面，而局部變量是寫在函數(shù)內(nèi)部，所以需要保證全局變量聲明的時(shí)候就要初始化）；
②、全局變量的初始化必須是編譯期可確定的常量，不能包括執(zhí)行期才能確定的表達(dá)式、語句和函數(shù)調(diào)用；
③、帶有 mut 修飾的全局變量，在使用的時(shí)候必須使用 unsafe 關(guān)鍵字。

8、常量

Rust 中通過 const 關(guān)鍵字聲明常量。如下：

const GLOBAL : i32 = 0;

①、使用 const 聲明的是常量，而不是變量。因此不允許使用 mut 關(guān)鍵字修飾這個(gè)變量綁定，也不允許使用 let 關(guān)鍵字。

②、常量的初始化表達(dá)式也一定要是一個(gè)編譯期確定的常量，不能是運(yùn)行期的值。

③、常量名通常約定全部字母都使用大寫，并使用下劃線分隔單詞。

④、常量聲明一定要顯式聲明類型，不能省略。否則會(huì)編譯報(bào)錯(cuò)。

const PI = 3.1415;  // ? 錯(cuò)誤：missing type for `const` item

與靜態(tài)變量相比，常量有以下幾個(gè)區(qū)別：

1. 不可變性：常量是不可變的，一旦初始化后就不能修改。而靜態(tài)變量可以是可變的，但在 Rust 中通常也是不可變的。
2. 編譯時(shí)確定：常量的值在編譯時(shí)就被確定，并且在程序運(yùn)行時(shí)不能改變。靜態(tài)變量的值在程序運(yùn)行時(shí)也是不可變的，但它們的初始化可以包含運(yùn)行時(shí)計(jì)算的值。
3. 作用域和可見性：常量的作用域可以是全局的，也可以在特定的作用域內(nèi)定義。它們可以通過使用 pub 關(guān)鍵字來進(jìn)行公開，以便在其他模塊中使用。靜態(tài)變量具有全局可見性，可以在程序的任何位置訪問和使用。
4. 存儲(chǔ)位置：常量通常直接嵌入到使用它們的代碼中，并不占用額外的存儲(chǔ)空間。而靜態(tài)變量存儲(chǔ)在只讀的靜態(tài)數(shù)據(jù)段中，可能占用額外的存儲(chǔ)空間。

總結(jié)來說，常量是在編譯時(shí)確定的不可變值，其值在運(yùn)行時(shí)不可修改。它們?cè)谑褂们熬捅怀跏蓟⑹冀K保持不變。常量具有諸如不可變性、編譯時(shí)確定、作用域和存儲(chǔ)位置等特性。靜態(tài)變量與常量的區(qū)別在于可變性和初始化時(shí)機(jī)等方面。

9、變量聲明常見錯(cuò)誤

9.1 變量必須初始化才能使用

類型沒有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，變量值沒有“默認(rèn)值”

fn main() {
    let x : i32;
    println!("{}",x);
}

9.2 不能通過 mut 關(guān)鍵字修飾 const 聲明的變量

這個(gè)很容易理解，常量是不可變的，mut 表示可變，放一起語義沖突了。

//mut和 const 不能一起使用
fn const_mut_error(){
    const mut i : i32 = 1;
    println!("{}",i);
}

9.3 使用下劃線開頭忽略未使用的變量

如果你創(chuàng)建了一個(gè)變量卻不在任何地方使用它，Rust 通常會(huì)給你一個(gè)警告，因?yàn)檫@可能會(huì)是個(gè) BUG。

但是有時(shí)創(chuàng)建一個(gè)不會(huì)被使用的變量是有用的，比如你剛剛開始創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目。

如果你希望Rust 不要警告未使用的變量，可以用下劃線作為變量名的開頭：

fn main() {
    let a = 5;
    let _b = 6;
}

上面只有變量 a 警告了，變量 _b 沒有警告。

10、為啥要手動(dòng)設(shè)置變量可變性？

對(duì)比其它語言，比如 Java，默認(rèn)變量是可變的，如果添加 final 關(guān)鍵字，表示變量在初始化后不可再被修改。

而 Rust 中的變量默認(rèn)是不可變的。如果你想修改一個(gè)變量的值，需要在聲明時(shí)使用 mut 關(guān)鍵字顯式指定它為可變。

大概對(duì)比一下，從內(nèi)存管理來看，Java是面向?qū)ο笳Z言，內(nèi)存管理依靠垃圾收集器，程序員不需要直接管理內(nèi)存分配和釋放。而Rust 則依賴所有權(quán)和生命周期系統(tǒng)提供了無垃圾收集的內(nèi)存安全保證，編譯器通過所有權(quán)規(guī)則來保證在任何給定時(shí)間，數(shù)據(jù)要么只有一個(gè)可變引用，要么有多個(gè)不可變引用，所以默認(rèn)不可變是很有必要的。

另外，默認(rèn)聲明不可變，也會(huì)使得代碼意圖更明顯，想要修改變量，必須增加額外的操作。

默認(rèn)不可變，也可以防止數(shù)據(jù)被意外修改，rust 編譯器也能夠?qū)Σ豢勺償?shù)據(jù)進(jìn)行更多優(yōu)化，提高程序的執(zhí)行效率。

從并發(fā)上來講，如果數(shù)據(jù)不會(huì)改變，就不需要加鎖來同步訪問，因此可以避免鎖帶來的開銷和復(fù)雜性。這使得 Rust 在編寫高效且安全的并發(fā)代碼方面具有天然的優(yōu)勢(shì)。