第二章Rust 基本概念（Rust 实战 Rust in Action7）

2、Rust基础入门

       从现在开始，友友们和小北正式踏入了 Rust 大陆，这片广袤而神秘的世界，在这个世界中，将接触到很多之前都没有听过的概念：

• 所有权、借用、生命周期
• 宏编程
• 模式匹配

       类似的还有很多，不过不用怕，引用武林外传一句话：“咱上面有人”。有小北在，一切虚妄终将烟消云散。

       接下来主要介绍 Rust的基础语法、数据类型、项目结构等，和小北一起学完这些，友友们将对 Rust 代码有一个清晰、完整的认识。

开始之前先通过一段代码来简单浏览下Rust 的语法：

// Rust 程序入口函数，跟其它语言一样，都是 main，该函数目前无返回值
fn main() {
    // 使用let来声明变量，进行绑定，a是不可变的
    // 此处没有指定a的类型，编译器会默认根据a的值为a推断类型：i32，有符号32位整数
    // 语句的末尾必须以分号结尾
    let a = 10;
    // 主动指定b的类型为i32
    let b: i32 = 20;
    // 这里有两点值得注意：
    // 1. 可以在数值中带上类型:30i32表示数值是30，类型是i32
    // 2. c是可变的，mut是mutable的缩写
    let mut c = 30i32;
    // 还能在数值和类型中间添加一个下划线，让可读性更好
    let d = 30_i32;
    // 跟其它语言一样，可以使用一个函数的返回值来作为另一个函数的参数
    let e = add(add(a, b), add(c, d));

    // println!是宏调用，看起来像是函数但是它返回的是宏定义的代码块
    // 该函数将指定的格式化字符串输出到标准输出中(控制台)
    // {}是占位符，在具体执行过程中，会把e的值代入进来
    println!("( a + b ) + ( c + d ) = {}", e);
}

// 定义一个函数，输入两个i32类型的32位有符号整数，返回它们的和
fn add(i: i32, j: i32) -> i32 {
    // 返回相加值，这里可以省略return
    i + j
}

注意: 在上面的 add 函数中，不要为 i+j 添加 ;，这会改变语法导致函数返回 () 而不是 i32，具体参见Rust的语句和表达式。

有几点可以留意下：

• 字符串使用双引号 "" 而不是单引号 ''，Rust 中单引号是留给单个字符类型（char）使用的
• Rust 使用 {} 来作为格式化输出占位符，其它语言可能使用的是 %s，%d，%p 等，由于 println! 会自动推导出具体的类型，因此无需手动指定。

2.1变量绑定与解构

       鉴于小北的友友们（别慌，能够坚持到这里来到就说明友友你就是小北的目标读者）已经熟练掌握其它任意一门编程语言，因此这里就不再对何为变量进行赘述，让我们开门见山来谈谈，为何 Rust 选择了手动设定变量的可变性。

为何要手动设置变量的可变性

       在其它大多数语言中，要么只支持声明可变的变量，要么只支持声明不可变的变量( 例如函数式语言 )，前者为编程提供了灵活性，后者为编程提供了安全性，而 Rust 比较野，选择了两者我都要，既要灵活性又要安全性。

      能想要学习 Rust ，说明小北的友友们都是相当有水平的程序员了，你们应该能理解一切选择皆是权衡，那么两者都要的权衡是什么呢？这就是 Rust 开发团队为我们做出的贡献，两者都要意味着Rust 语言底层代码的实现复杂度大幅提升，因此 Salute to The Rust Team!

        除了以上两个优点，还有一个很大的优点，那就是运行性能上的提升，因为将本身无需改变的变量声明为不可变在运行期会避免一些多余的 runtime 检查。

变量命名

        在命名方面，和其它语言没有区别，不过当给变量命名时，需要遵循Rust 命名规范。

        Rust 语言有一些关键字（keywords），和其他语言一样，这些关键字都是被保留给 Rust 语言使用的，因此，它们不能被用作变量或函数的名称。在 小北的这篇博客末尾附录中可找到关键字列表。

变量绑定

       在其它语言中，我们用 var a = "hello world" 的方式给 a 赋值，也就是把等式右边的 "hello world" 字符串赋值给变量 a ，而在 Rust 中，我们这样写： let a = "hello world" ，同时给这个过程起了另一个名字：变量绑定。

        为何不用赋值而用绑定呢（其实你也可以称之为赋值，但是绑定的含义更清晰准确）？这里就涉及 Rust 最核心的原则——所有权，简单来讲，任何内存对象都是有主人的，而且一般情况下完全属于它的主人，绑定就是把这个对象绑定给一个变量，让这个变量成为它的主人（聪明的读者应该能猜到，在这种情况下，该对象之前的主人就会丧失对该对象的所有权），像极了我们的现实世界，不是吗？

       那为什么要引进“所有权”这个新的概念呢？请稍安勿躁，时机一旦成熟，我们就回来继续讨论这个话题。

变量可变性

       Rust 的变量在默认情况下是不可变的。前文提到，这是Rust ​​​​​​​ 团队为我们精心设计的语言特性之一，让我们编写的代码更安全，性能也更好。当然你可以通过 mut 关键字让变量变为可变的，让设计更灵活。

如果变量 a 不可变，那么一旦为它绑定值，就不能再修改 a。举个例子，在我们的工程目录下使用 cargo new variables 新建一个项目，叫做 variables 。

然后在新建的 variables 目录下，编辑 src/main.rs ，改为下面代码：

附录：
A关键字

        下面的列表包含Rust 中正在使用或者以后会用到的关键字。因此，这些关键字不能被用作标识符（除了原生标识符————在下面），包括函数、变量、参数、结构体字段、模块、包、常量、宏、静态值、属性、类型、特征或生命周期。

目前正在使用的关键字

如下关键字目前有对应其描述的功能。

• as - 强制类型转换，或use 和 extern crate包和模块引入语句中的重命名
• break - 立刻退出循环
• const - 定义常量或原生常量指针（constant raw pointer）
• continue - 继续进入下一次循环迭代
• crate - 链接外部包
• dyn - 动态分发特征对象
• else - 作为 if 和 if let 控制流结构的 fallback
• enum - 定义一个枚举类型
• extern - 链接一个外部包,或者一个宏变量(该变量定义在另外一个包中)
• false - 布尔值 false
• fn - 定义一个函数或 函数指针类型 (function pointer type)
• for - 遍历一个迭代器或实现一个 trait 或者指定一个更高级的生命周期
• if - 基于条件表达式的结果来执行相应的分支
• impl - 为结构体或者特征实现具体功能
• in - for 循环语法的一部分
• let - 绑定一个变量
• loop - 无条件循环
• match - 模式匹配
• mod - 定义一个模块
• move - 使闭包获取其所捕获项的所有权
• mut - 在引用、裸指针或模式绑定中使用，表明变量是可变的
• pub - 表示结构体字段、impl 块或模块的公共可见性
• ref - 通过引用绑定
• return - 从函数中返回
• Self - 实现特征类型的类型别名
• self - 表示方法本身或当前模块
• static - 表示全局变量或在整个程序执行期间保持其生命周期
• struct - 定义一个结构体
• super - 表示当前模块的父模块
• trait - 定义一个特征
• true - 布尔值 true
• type - 定义一个类型别名或关联类型
• unsafe - 表示不安全的代码、函数、特征或实现
• use - 在当前代码范围内(模块或者花括号对)引入外部的包、模块等
• where - 表示一个约束类型的从句
• while - 基于一个表达式的结果判断是否继续循环

保留做将来使用的关键字

如下关键字没有任何功能，不过由 Rust 保留以备将来的应用。

• abstract
• async
• await
• become
• box
• do
• final
• macro
• override
• priv
• try
• typeof
• unsized
• virtual
• yield

        原生标识符（Raw identifiers）允许你使用通常不能使用的关键字，其带有 r# 前缀。

例如，match 是关键字。如果尝试编译如下使用 match 作为名字的函数：

fn match(needle: &str, haystack: &str) -> bool {
    haystack.contains(needle)
}

       会得到这个错误：

error: expected identifier, found keyword `match`
 --> src/main.rs:4:4
  |
4 | fn match(needle: &str, haystack: &str) -> bool {
  |    ^^^^^ expected identifier, found keyword

       该错误表示你不能将关键字 match 用作函数标识符。你可以使用原生标识符将 match 作为函数名称使用：

文件名: src/main.rs

fn r#match(needle: &str, haystack: &str) -> bool {
    haystack.contains(needle)
}

fn main() {
    assert!(r#match("foo", "foobar"));
}

        此代码编译没有任何错误。注意 r# 前缀需同时用于函数名定义和 main 函数中的调用。

        原生标识符允许使用你选择的任何单词作为标识符，即使该单词恰好是保留关键字。 此外，原生标识符允许你使用其它Rust 版本编写的库。比如，try 在 Rust 2015 edition 中不是关键字，却在 Rust 2018 edition 是关键字。所以如果用 2015 edition 编写的库中带有 try 函数，在 2018 edition 中调用时就需要使用原始标识符语法，在这里是 r#try。