【Rust】001-基础语法：变量声明及数据类型

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2023-10-15 15:05 12阅读 0赞

# 【Rust】001-基础语法：变量声明及数据类型 #

### 文章目录 ###

*  【Rust】001-基础语法：变量声明及数据类型
 *  一、概述
 *   *  1、学习起源
     *  2、依托课程
 *  二、入门程序
 *   *  1、Hello World
     *  2、交互程序
     *   *  代码演示
         *  执行结果
     *  3、继续上难度：访问链接并打印响应
     *   *  依赖
         *  代码
         *  执行命令
 *  三、数据类型
 *   *  1、标量类型
     *   *  整型标量类型
         *  其它
     *  2、复合类型
 *  四、变量声明与使用
 *   *  1、常量
     *   *  代码演示
         *  执行结果
     *  2、变量
     *   *  代码演示
         *  执行结果
     *  3、变量名复用
     *   *  代码演示
         *  执行结果
     *  4、声明时指定变量类型
     *   *  代码演示
         *  执行结果
     *  5、元组的使用
     *   *  代码演示
         *  执行结果
     *  6、数组的使用
     *   *  代码演示
         *  执行结果
     *  7、字符串
     *   *  代码演示
         *  执行结果
 *  五、演示 \`Ownership（所有权）\`、\`Borrowing（借用）\` 和 \`Lifetime（生命周期）\` 的基本概念的示例
 *   *   *  代码演示
         *  执行结果
 *  六、const 和 let 的区别
 *   *   *  1. 可变性（Mutability）
         *  2. 类型注解
         *  3. 初始化表达式
         *  4. 作用域和生命周期
         *  5. 内联

# 一、概述 #

## 1、学习起源 ##

“一切能用 Rust 重写的项目都将或者正在用 Rust 重写”

## 2、依托课程 ##

Rust 入门与实践：https://juejin.cn/book/7269676791348854839?utm\_source=course\_list

# 二、入门程序 #

## 1、Hello World ##

fn main() {
        
        // 打印字符串
        println!("Hello, world!");
    }

## 2、交互程序 ##

### 代码演示 ###

use std::io; // 使用标准库中的 io 这个模块
    
    fn main() {
        
        // 打印字符串
        println!("Hello, world!");
        // 打印字符串
        println!("请输入一个数字: ");
        // 在这里我们创建了一个新的 String，用来接收下面的输入
        let mut input = String::new();
        io::stdin()
            .read_line(&mut input) // 读取一行
            .expect("Failed to read input!"); // 比较粗暴的错误处理
        // 打印输入的原始内容
        println!("Your raw input is: {:?}.", input);
        // trim 把前后的空格、换行符这些空白字符都去掉，parse 将输入的字符串解析为 i64 类型，如果解析失败就报错
        let number: i64 = input.trim().parse().expect("Input is not a number!");
        // 打印 parse 之后的 i64 数字
        println!("Your input is: {}.", number);
    }

### 执行结果 ###

C:/Users/Administrator/.cargo/bin/cargo.exe run --color=always --package hello_rust --bin hello_rust
        Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.01s
         Running `target\debug\hello_rust.exe`
    Hello, world!
    请输入一个数字: 
    100
    Your raw input is: "100\n".
    Your input is: 100.
    
    进程已结束，退出代码为 0

## 3、继续上难度：访问链接并打印响应 ##

### 依赖 ###

> Cargo.toxml

[package]
    name = "hello_rust"
    version = "0.1.0"
    edition = "2021"
    
    [dependencies]
    clap = { version = "4", features = ["derive"] }
    reqwest = { version = "0.11", features = ["blocking"] }

### 代码 ###

// 使用 use 引入一个标准库的包，或者第三方的包
    use std::error::Error;
    
    // clap 是一个 Rust 社区开发的命令行参数解析库
    use clap::Parser;
    
    // reqwest 是一个 Rust 社区开发的 HTTP 客户端库
    use reqwest::blocking::Client;
    use reqwest::header::HeaderMap;
    
    // 使用 derive 宏，用于自动生成 Parser 的实现
    // 在高级特性章节中我们会学到宏的用法及原理
    #[derive(Parser)]
    #[command(
    author,
    version,
    about = "Sends HTTP requests and prints detailed information"
    )]
    struct Cli {
        
        // arg 宏用于标记命令行参数，这里标记了一个必须的 URL 参数
        #[arg(short, long, help = "Target URL", required = true)]
        url: String,
    }
    
    /// Rust 程序入口
    fn main() -> Result<(), Box<dyn Error>> {
        
        // 解析命令行参数
        let cli = Cli::parse();
    
        // 发起 HTTP 请求
        // ? 是 Rust 中的错误传播语法糖，我们会在接下来的章节中学习
        let response = send_request(&cli.url)?;
    
        // 打印 HTTP 响应的详细信息
        print_response_details(response)?;
    
        Ok(())
    }
    
    /// 发起一个 HTTP 请求
    /// 参数是目标 URL 的引用
    /// 返回值是一个 Result，如果请求成功返回 Response，否则返回一个动态 Error
    fn send_request(url: &str) -> Result<reqwest::blocking::Response, Box<dyn Error>> {
        
        // 创建一个 HTTP 客户端
        let client = Client::builder().build()?;
    
        // 使用 GET 方法发起请求
        let response = client.get(url).send()?;
    
        Ok(response)
    }
    
    /// 打印出 HTTP 响应的详细信息
    /// 参数是 Response 对象
    /// 返回值是一个 Result，用于错误处理
    fn print_response_details(response: reqwest::blocking::Response) -> Result<(), Box<dyn Error>> {
        
        // 打印 HTTP 状态码
        println!("Status: {}", response.status());
    
        // 打印 HTTP 响应头
        println!("Headers:");
        print_headers(response.headers());
    
        // 读取并打印 HTTP 响应体
        let body = response.text()?;
        println!("Body:\n{}", body);
    
        Ok(())
    }
    
    /// 打印出 HTTP 响应头
    /// 参数是 HeaderMap 的引用
    fn print_headers(headers: &HeaderMap) {
        
        for (key, value) in headers.iter() {
        
            // 打印每个响应头的键和值
            // 如果值不是 UTF-8 字符串，就打印 [unprintable]
            println!(" {}: {}", key, value.to_str().unwrap_or("[unprintable]"));
        }
    }

### 执行命令 ###

> 根目录执行

cargo run -- --url https://juejin.cn/

# 三、数据类型 #

## 1、标量类型 ##

### 整型标量类型 ###

![image-20230902162358238][]

> 只要记得最低从 8 开始，到 128 结束（当然，正常情况下我们最多用到 64，128 在很多平台上需要软件模拟而不是硬件支持，不推荐大家用）；在赋值的时候除了直接十进制数字赋值外，还支持以下语法（大家了解一下就好，不用死记硬背）：

![image-20230902162458543][]

### 其它 ###

*  浮点数：f32 / f64
 *  bool
 *  char：这个比较特殊，Rust 中一个 char 占 4 字节，存放的是一个 UTF-32，而不像 C/C++ 那样本质上是个 u8

## 2、复合类型 ##

*  元组 tuple：let a = (1, 2); let (a, b) = (1, 2)
 *  数组 array: let a = \[1, 2, 3\]; let a = \[0; 5\] // 这个声明中 0 是默认值，5 是长度，等价于 let a = \[0, 0, 0, 0, 0\]

# 四、变量声明与使用 #

## 1、常量 ##

### 代码演示 ###

fn main() {
        
        // 声明常量，表示年龄
        const AGE: u32 = 18;
        // 声明常量，表示名字
        let name = "张三";
        // 打印名字和年龄
        println!("{}的年龄是{}", name, AGE);
    }

### 执行结果 ###

张三的年龄是18

## 2、变量 ##

### 代码演示 ###

fn main() {
        
        // 声明变量，表示年龄
        let mut age = 18;
        // 打印变量
        println!("age = {}", age);
        // 修改变量
        age = 20;
        // 打印变量
        println!("age = {}", age);
    }

### 执行结果 ###

age = 18
    age = 20

## 3、变量名复用 ##

### 代码演示 ###

fn main() {
        
        // 声明常量，表示年龄
        let age = 18;
        // 打印年龄
        println!("age = {}", age);
        // 再次声明 age 变量，此时不会报错
        let age = 20;
        // 打印年龄
        println!("age = {}", age);
    }

### 执行结果 ###

age = 18
    age = 20

## 4、声明时指定变量类型 ##

### 代码演示 ###

fn main() {
        
        // 声明常量，表示年龄
        let age: i32 = 18;
        // 打印年龄
        println!("age = {}", age);
    }

### 执行结果 ###

age = 18
    age = 20

## 5、元组的使用 ##

### 代码演示 ###

fn main() {
        
        // 声明一个包含三个元素的元组
        let my_tuple = (1, "hello", 3.14);
    
        // 使用索引访问元组中的元素
        println!("第一个元素是：{}", my_tuple.0); // 输出 "第一个元素是：1"
        println!("第二个元素是：{}", my_tuple.1); // 输出 "第二个元素是：hello"
        println!("第三个元素是：{}", my_tuple.2); // 输出 "第三个元素是：3.14"
    
        // 使用模式匹配解构元组
        let (x, y, z) = my_tuple;
        println!("解构后 x 的值是：{}", x); // 输出 "解构后 x 的值是：1"
        println!("解构后 y 的值是：{}", y); // 输出 "解构后 y 的值是：hello"
        println!("解构后 z 的值是：{}", z); // 输出 "解构后 z 的值是：3.14"
    
        // 忽略元组中不需要的值
        let (a, _, _) = my_tuple;
        println!("只需要第一个元素：{}", a); // 输出 "只需要第一个元素：1"
    
        // 嵌套元组
        let nested_tuple = (1, (2, 3), 4);
        let (_, (b, c), _) = nested_tuple;
        println!("嵌套元组中 b 的值和 c 的值分别是：{} 和 {}", b, c); // 输出 "嵌套元组中 b 的值和 c 的值分别是：2 和 3"
    }

### 执行结果 ###

第一个元素是：1
    第二个元素是：hello
    第三个元素是：3.14
    解构后 x 的值是：1
    解构后 y 的值是：hello
    解构后 z 的值是：3.14
    只需要第一个元素：1
    嵌套元组中 b 的值和 c 的值分别是：2 和 3

## 6、数组的使用 ##

### 代码演示 ###

fn main() {
        
        // 声明一个包含5个元素的整数数组
        let int_array = [1, 2, 3, 4, 5];
    
        // 声明一个包含5个元素的浮点数数组，同时指定类型
        let float_array: [f64; 5] = [1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0];
    
        // 使用索引访问数组中的元素
        println!("整数数组的第一个元素是：{}", int_array[0]);  // 输出 "整数数组的第一个元素是：1"
        println!("浮点数数组的第二个元素是：{}", float_array[1]);  // 输出 "浮点数数组的第二个元素是：2.0"
    
        // 使用循环遍历整数数组
        println!("整数数组的所有元素：");
        for num in int_array.iter() {
        
            print!("{} ", num);  // 输出 "1 2 3 4 5 "
        }
        println!();
    
        // 使用循环遍历浮点数数组，并获取索引
        println!("浮点数数组的所有元素和对应的索引：");
        for (index, num) in float_array.iter().enumerate() {
        
            println!("索引：{}, 元素：{}", index, num);
            // 输出 "索引：0, 元素：1.0"
            // 输出 "索引：1, 元素：2.0"
            // ...
        }
    
        // 声明一个全部元素为0的数组
        let zero_array: [i32; 5] = [0; 5];
        println!("全为0的数组：{:?}", zero_array);  // 输出 "全为0的数组：[0, 0, 0, 0, 0]"
    }

### 执行结果 ###

整数数组的第一个元素是：1
    浮点数数组的第二个元素是：2
    整数数组的所有元素：
    1 2 3 4 5 
    浮点数数组的所有元素和对应的索引：
    索引：0, 元素：1
    索引：1, 元素：2
    索引：2, 元素：3
    索引：3, 元素：4
    索引：4, 元素：5
    全为0的数组：[0, 0, 0, 0, 0]

## 7、字符串 ##

### 代码演示 ###

fn main() {
        
        // 使用字符串字面量声明一个不可变字符串
        let hello_str = "Hello, world!";
        println!("不可变字符串字面量：{}", hello_str);  // 输出 "不可变字符串字面量：Hello, world!"
    
        // 使用 String::from 创建一个可变字符串
        let mut hello_string = String::from("Hello");
        println!("可变字符串：{}", hello_string);  // 输出 "可变字符串：Hello"
    
        // 在可变字符串后追加字符串
        hello_string.push_str(", world!");
        println!("追加后的可变字符串：{}", hello_string);  // 输出 "追加后的可变字符串：Hello, world!"
    
        // 字符串拼接
        let concat_str = [hello_str, " ", &hello_string].concat();
        println!("拼接后的字符串：{}", concat_str);  // 输出 "拼接后的字符串：Hello, world! Hello, world!"
    
        // 使用索引获取字符串中的字符（注意：这种方式不推荐，因为会导致错误或崩溃）
        // let first_char = hello_str[0];  // 这样是错误的
        // Rust 的字符串是 UTF-8 编码的，直接索引可能会导致字符被截断。
    
        // 使用 chars 方法遍历字符串中的字符
        println!("使用 chars 方法遍历字符串：");
        for ch in hello_str.chars() {
        
            print!("{} ", ch);  // 输出 "H e l l o ,   w o r l d ! "
        }
        println!();
    
        // 使用 bytes 方法遍历字符串中的字节
        println!("使用 bytes 方法遍历字符串字节：");
        for byte in hello_str.bytes() {
        
            print!("{} ", byte);  // 输出对应的 ASCII 或 UTF-8 编码的字节值
        }
        println!();
    
        // 获取字符串长度
        println!("字符串 '{}' 的长度是：{}", hello_str, hello_str.len());  // 输出 "字符串 'Hello, world!' 的长度是：13"
    }

### 执行结果 ###

不可变字符串字面量：Hello, world!
    可变字符串：Hello
    追加后的可变字符串：Hello, world!
    拼接后的字符串：Hello, world! Hello, world!
    使用 chars 方法遍历字符串：
    H e l l o ,   w o r l d ! 
    使用 bytes 方法遍历字符串字节：
    72 101 108 108 111 44 32 119 111 114 108 100 33 
    字符串 'Hello, world!' 的长度是：13

# 五、演示 `Ownership（所有权）`、`Borrowing（借用）` 和 `Lifetime（生命周期）` 的基本概念的示例 #

### 代码演示 ###

// 定义一个函数，演示所有权的转移
    fn takes_ownership(some_string: String) {
        
        println!("函数内部：{}", some_string);
    }  // 这里 some_string 离开作用域，所有权也随之释放
    
    // 定义一个函数，演示借用（不可变）
    fn borrows_immutable(s: &String) {
        
        println!("函数内部（不可变借用）：{}", s);
    }
    
    // 定义一个函数，演示借用（可变）
    fn borrows_mutable(s: &mut String) {
        
        s.push_str(", world!");  // 修改字符串
        println!("函数内部（可变借用）：{}", s);
    }
    
    // 定义一个函数，演示生命周期
    // 注：'a 是生命周期标注，表明 x 和 y 的生命周期相同，并且与返回值的生命周期也相同
    fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {
        
        if x.len() > y.len() {
        
            x
        } else {
        
            y
        }
    }
    
    fn main() {
        
        // 所有权（Ownership）
        let s1 = String::from("hello");  // s1 获取了字符串 "hello" 的所有权
        takes_ownership(s1);  // 所有权转移到函数 takes_ownership
        // println!("main 函数：{}", s1);  // 错误！因为 s1 的所有权已经被转移
    
        // 借用（Borrowing）
        let s2 = String::from("hello");  // s2 获取了字符串 "hello" 的所有权
        borrows_immutable(&s2);  // 不可变借用，所有权仍在 s2
        println!("main 函数（不可变借用后）：{}", s2);
    
        let mut s3 = String::from("hello");  // s3 获取了字符串 "hello" 的所有权，并且是可变的
        borrows_mutable(&mut s3);  // 可变借用，所有权仍在 s3，但内容已经被修改
        println!("main 函数（可变借用后）：{}", s3);
    
        // 生命周期（Lifetime）
        let str1 = "Rust";
        let str2 = "Programming";
        let result = longest(str1, str2);
        println!("更长的字符串是：{}", result);  // 输出 "更长的字符串是：Programming"
    }

### 执行结果 ###

函数内部：hello
    函数内部（不可变借用）：hello
    main 函数（不可变借用后）：hello
    函数内部（可变借用）：hello, world!
    main 函数（可变借用后）：hello, world!
    更长的字符串是：Programming

# 六、const 和 let 的区别 #

### 1. 可变性（Mutability） ###

*  `let`: 默认情况下，使用 `let` 声明的变量是不可变的，但您可以使用 `mut` 关键字来使其可变。
    
        let x = 5;  // 不可变
        let mut y = 6;  // 可变
 *  `const`: 使用 `const` 声明的常量始终是不可变的，并且不能使用 `mut`。
    
        const X: i32 = 5;  // 始终不可变

### 2. 类型注解 ###

*  `let`: 可以选择是否添加类型注解。
    
        let x = 5;  // 类型推断为 i32
        let y: i64 = 6;  // 显示类型注解
 *  `const`: 必须添加类型注解。
    
        const X: i32 = 5;  // 必须提供类型

### 3. 初始化表达式 ###

*  `let`: 可以使用任何类型的表达式进行初始化。
    
        let x = 5 + 5;  // 算术表达式
 *  `const`: 只能使用常量表达式进行初始化。
    
        const X: i32 = 5 + 5;  // 常量表达式，但不能是函数调用、运行时计算等

### 4. 作用域和生命周期 ###

*  `let`: 局部变量，作用范围仅限于声明它的代码块。
 *  `const`: 可以在模块级别使用，生命周期可跨越整个程序。

### 5. 内联 ###

*  `const`: 在编译时，常量的值会被直接内联到使用它的表达式中。
 *  `let`: 取决于编译器优化。

总体来说，`const` 主要用于那些在编译时就能确定并且永远不会改变的值，而 `let` 则用于运行时可能会改变的值。希望这能帮助您更好地理解这两者之间的区别！

[image-20230902162358238]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/b3c857f26a7076be3438495c17803cde.png
[image-20230902162458543]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/5348a478023ae25d50f7832da9b30ba3.png