【一起学Rust | 基础篇】Rust基础——变量和数据类型

前言

经过前面几期的学习，大家应该对Rust已经有了个初步的了解。现在我们将从Rust的基础开始学习。

变量是一个编程语言必要的内容，学习任何一门编程语言都离不开变量，而是基础中的基础，学习Rust也是这样的。本期我们将从Rust变量的概念开始讲起，同时搭配编程案例，辅以作业，帮助大家学习和理解Rust的变量基础概念。

一、定义变量

Rust定义变量需要使用关键词let，这点和Javascript是一致的，如果你有JS开发的经验，那你应该很熟悉。现在我们定义几个变量

let x = 5;
let y = 5.0;
let str = String::from("Hello");

以上的几个变量都是没有问题的，定义了三个变量，x是整数型的，y是浮点型的，z是字符串型的。除此以外，Rust还支持指定变量类型来定义变量

let x: i32 = 5;
let y: f64 = 5.0;
let str: String = String::from("Hello");

其实我们并不是一定得指定类型，因为Rust可以自动推断你使用的是哪种类型。

二、Rust变量的可变性

在Rust中，变量默认是不可变的。如果你写了如下代码，就会报错

fn main() {
    let x = 5;
    println!("The value of x is: {x}");
    x = 6;
    println!("The value of x is: {x}");
}

报错如下

现在我们分析一下这个报错，首先看红色的报错，翻译过来的意思是，不可变的变量不可以赋值两次。意思就是不可变的变量不能再次赋值。

然后我们看蓝色的部分，第一次给x分配值，帮助：考虑使x变得可变，`mut x`。可以看出，蓝色的部分是帮助我们修改这个错误的，这也是Rust比较强大的地方之一。按照这个提示，我们应该这么改，

let mut x: i32 = 5;
    print!("The value of x is: {}", x);
    x = 6;
    print!("The value of x is: {}", x);

此时我们继续运行看看，

因此我们得出结论，Rust的变量默认是不可变的，只有添加mut关键字以后才会变得可变。

三、Rust基本数据类型

1.数值类型

数值类型又分为整数型、浮点数、序列类型。

整型

其中，每个长度都有有符号和无符号两种，有符号表示这个数分正数和负数，无符号则表示这个数据类型只有正数。

有符号的整型取值范围是

其中n是长度。

另外，isize 和 usize 类型依赖运行程序的计算机架构：64 位架构上它们是 64 位的， 32 位架构上它们是 32 位的。

同时也支持用不同的形式表示不同进制的字面量。

浮点型

Rust 也有两个原生的 浮点数 类型，它们是带小数点的数字。Rust 的浮点数类型是 f32 和 f64，分别占 32 位和 64 位。浮点数采用 IEEE-754 标准表示。f32 是单精度浮点数，f64 是双精度浮点数。默认类型是 f64，因为在现代 CPU 中，它与 f32 速度几乎一样，不过精度更高。所有的浮点型都是有符号的。以下是使用浮点型的实例。

fn main() {
    let x = 2.0; // f64
    let y: f32 = 3.0; // f32
}

2.字符类型

和C语言一样，char也是Rust的原生类型。但是与之不同的是，Rust的char类型是Unicode的，支持更多的字符，以下是使用字符类型的例子，（如果你能复制到梵文，连梵文也能编码了。）

fn main() {
    let c = 'z';
    let z: char = 'ℤ'; // 指定变量类型
    let heart_eyed_cat = '😻';
}

要注意分清楚字符和字符串，字符使用的是单引号，字符串使用的是双引号。

3.布尔类型

Rust 中的布尔类型有两个可能的值：true 和 false。Rust 中的布尔类型使用 bool 表示。例如：

fn main() {
    let t = true;
    let f: bool = false; // 指定变量类型
}

四、复合类型

复合类型可以将多个值组合成一个类型。Rust 有两个原生的复合类型：元组（tuple）和数组（array）。

元组

元组是一个将多个其他类型的值组合进一个复合类型的主要方式。可以将多个不同类型的值进行复合，但是元组长度固定：一旦声明，其长度不会增大或缩小。

fn main() {
    let tup1 = (500, 6.4, 1);
    let tup2: (i32, f64, u8) = (500, 6.4, 1); // 指定类型
}

同时元组也支持解构操作

fn main() {
    let tup = (500, 6.4, 1);
    let (x, y, z) = tup;
    println!("y的值是: {y}");
}

访问元组的值是使用元素在元组中的索引来访问的，索引是从0开始的，与数组是一样的

fn main() {
    let x: (i32, f64, u8) = (500, 6.4, 1);
    let x1 = x.0;
    let x2 = x.1;
    let x3 = x.2;
}

数组

与元组不同，数组中的每个元素的类型必须相同。Rust 中的数组与一些其他语言中的数组不同，Rust中的数组长度是固定的。使用方式如下

fn main() {
    let a = [1, 2, 3, 4, 5];
    let months = ["January", "February", "March", "April", "May", "June", "July",
              "August", "September", "October", "November", "December"];
}

同时也可以指定元素类型

let a: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5];

如果初始化数组里面的值都是一样的，那么就有种简便的写法，如下，创建了一个数组a，其中有5个元素，这五个元素都是整数型3

let a = [3; 5];

访问数组中的元素也是同其他编程语言一样

fn main() {
    let a = [1, 2, 3, 4, 5];
    let a1 = a[0];
    let a2 = a[1];
}

但是要注意，不要尝试越界访问数组元素，也就是说，要访问数组长度内的元素。

五、常量

常量与不可变量是类似的，但是是不同的。常量(constants) 是绑定到一个名称的不允许改变的值。

• 不可变量是默认不可变
• 常量是总是不能变
• 常量可以在任何作用域中声明
• 常量只能被设置为常量表达式，而不可以是其他任何只能在运行时计算出的值

申明一个常量要用const

fn main() {
const THREE_HOURS_IN_SECONDS: u32 = 60 * 60 * 3;
}

总结

以上就是本期所要讲述的内容了。本期主要讲了

• 变量的定义
• 变量的可变性
• 基本变量类型

• 整型
• 布尔型
• 字符型

• 复合型

• 数组
• 元组

• 常量

虽然很努力的组织内容了，但还是感觉不是很合理，在后期一定要调整，方便新手入门，让更多人能够学到Rust。

作业

完成以下作业是你学好rust的重要组成部分。以下题目摘自《Rust练习实践》

变量只有初始化了才可以使用

// 修复下面代码的错误并尽可能少的修改
fn main() {
    let x: i32; // 未初始化，但被使用
    let y: i32; // 未初始化，也未被使用
    println!("x is equal to {}", x); 
}

使用 mut 将变量标记为可变

// 完形填空，让代码编译
fn main() {
    let __ = 1;
    __ += 2; 
    println!("x = {}", x); 
}

变量解构

// 修复下面代码的错误并尽可能少的修改
fn main() {
    let (x, y) = (1, 2);
    x += 2;
    assert_eq!(x, 3);
    assert_eq!(y, 2);
}