【RUST学习日记】第5课 变量和常量

0x00 开篇

上一节咱们了解了Rust的常用规范，算是入乡随俗了。那么从今天开始就要正式进入Rust的学习了。该系列课程预计100课左右，大致将分为基础，进阶，算法，实战四大部分，甚至会更多。课程将会由浅入深的非常细致的讲解Rust，带你深入了解Rust。该系列教程所用的Rust版本是1.52.1。 

0x01 了解变量

Rust语言的变量是一种绑定语义，相当于是把一个变量名和一个值绑定在一起，从而建立起了关联关系，类似于键值对。为了安全性的考虑，Rust的变量默认是不可以改变的，当然Rust也提供了另一种变量——可变变量。如果你了解过其它语言，你会发现Rust变量的设计与其它语言还是不同的。

0x02 命名规范

Rust变量名可以由字母，数字或者下划线组成。同时还有以下3个限制条件：

• 不能以数字开头
  
• 字母区分大小写
  
• 不能只有下划线
  

PS：关于下划线，在Rust中式一种标识符，代表“忽略这个变量”，这里仅了解即可，后续章节会详细介绍。

0x03 不可变变量（Immutable）

在Rust中是通过let关键字来声明变量的，变量遵循先声明后使用的原则。确切的说应该是使用let将值绑定到变量。Rust 通过静态类型确保类型安全。变量绑定可以在声明时说明类型，当然也可以不说明类型，编译器则将会从上下文推导出变量的类型。示例代码如下：

fn main() {
    // 每次声明变量时，注意变量命名规范
    // 声明整数
    let a = 5;
    // 布尔值
    let b1= true;
    // 字符串
    let _c = "zhangsan";
    // 浮点数
    let d_1 = 123.3;
    dbg!(a);
    dbg!(b1);
    dbg!(_c);
    dbg!(d_1);
}

0x04 可变变量（Mutable）

使用let关键字声明的变量是不可改变的。如果你试图改变它值，编译器会报错。Cannot assign twice to immutable variable [E0384]

let x = 5;
// 再次赋值会报错
    x = 15;

这时，如果你想重新对变量赋值，则需要使用mut关键字，告诉编译器这个变量是可以重新赋值的。

// 使用mut关键字声明变量
    let mut y = 5;
// 编译器不会报错
    y = 15;

单从变量赋值这一点，咱们就可以看出Rust的安全性了。增加mut关键字，可以传达该变量允许被更改的意图，使得代码可读性增强，也容易维护。

0x05 变量遮蔽 （Shadowing）

在Rust中，允许在同一代码块中使用let关键字多次声明同名变量，如果多次声明同一变量，则后者会覆盖前者的值，因此前者的值将无法再去访问，多次覆盖则以最后一次的值为准——这就是变量遮蔽，有时也叫做变量重定义。

// 变量遮蔽
    let m = 1;
    let m = 2.3;
    let m = "张三";
    let mut m = 4;
    let m = 5;
    dbg!(m);

最后输出结果是：

[src\main.rs:37] m = 5

变量遮蔽的实质是同let声明了一个新的变量，但是巧合的是与之前声明的变量重名了。变量遮蔽有以下几个特点：

• 它们是完全不相同的变量
  
• 它们所处的内存空间不相同
  
• 它们的值的类型可以不相同
  
• 它们的值可以不相同
  
• 可以作用于不可变变量，也可以作用于可变变量
  
• 不可以作用于 static变量
  
• 不可以作用于 const常量
  

在C，C++，Java等常见的语言中是不存在变量遮蔽的，因此变量遮蔽常用于一些特殊场景，将会在后续章节介绍。

0x06 常量（Const）

常量是指绑定到一个标识符且不允许改变的值，其一旦定义后将没有任何方法能够改变它。它还有一个非常重要的特点——常量会在编译时被复制到使用的地方（类似于C语言的#define）。当然，这种复制也会发生在外部包被编译的场合。其声明语法如下：

// 命名规则：变量名全部大写
// 多单词组合使用下划线分割，如：MIN_VALUE
// 必须指定变量的数据类型
// const PI = 3.141592653; [X] 错误写法
const PI : f64 = 3.141592653;

声明规则：

• 使用const关键字声明
  
• 常量的名称通常都是全部采用大写字母，如遇到多单词组合，则使用下划线分割，如：MIN_VALUE
  
• 必须指定变量的数据类型（关于数据类型将在下节介绍）
  

看到这里，心中是否存在疑问——前面说的不可变变量的值不能被更改，常量的值也不能被更改，那么它们有什么区别呢？当然上面也提到了部分区别，下面整理下完整答案。

• 常量必须使用const关键字声明，且必须注明值的类型，不可变变量使用let关键字声明。
  
• 不可变变量可以通过变量遮蔽的方式，让其值改变。实质上是新的变量，只是同名而已。然而常量则没有变量遮蔽的概念，无法重复定义。常量一旦定义，就永远不能变更和重新赋值。
  
• 可以在任何作用域中声明常量。在声明它的作用域中，常量在整个生命周期（关于生命周期将在后续章节介绍）中都是有效的。
  
• 常量智能被赋值为常量表达式或者数学表达式。不能是函数的返回值，或者是其他在运行时才能确定的值。然而不可变变量则不受限制。 
• 
  

0x07 静态变量——又称全局变量（Static）

静态变量和常量很相似，但是在一个程序中，静态变量拥有精确固定的内存地址，对于静态变量的所有引用都指向相同的内存地址。静态变量也存在生命周期，但是其生命周期在程序中是最长的。静态变量不会在程序结束时调用drop函数。官方文档是这样说的：

A static item is similar to a constant, except that it represents a precise memory location in the program. All references to the static refer to the same memory location. Static items have the lifetime, which outlives all other lifetimes in a Rust program. Static items do not call drop at the end of the program.

静态变量是可以用mut来修饰的，一旦静态变量可变，就会出现多线程同时访问的场景，从而引发内存不安全的问题，因此对于static mut声明的变量必须在unsafe块中进行定义（有关unsafe的内容将在后续章节介绍）。

静态变量和常量的应用场景：

• 数据占有内存比较大的场合，推荐使用静态变量。
  
• 程序需要变量的地址属性的情况下，推荐使用静态变量。
  
• 变量需要是可变的情况下，推荐使用静态变量。
  
• 其它场景常量优于静态变量。
  

fn main (){
    static IP: &str = "111.111.111.111";
    static mut NAME : &str = "zhangsan";
    dbg!(IP);
    unsafe {
        dbg!(NAME);
    }
}