2023-03-27 14:33:48 +08:00
# 常见编程概念
本章涵盖了出现在几乎所有编程语言中的一些概念，以及这些概念在 Rust 中运作方式。众多编程语言，在他们各自核心，都有着许多共同的东西。出现在本章中的这些概念，没有一个是 Rust 独有的，然而这里是要就他们在 Rust 语境下进行讨论，并对使用这些概念的相关约定进行解释。
具体来讲，本章将要掌握到变量、基本类型、函数、注释及控制流等概念。这些基本概念将出现在全部 Rust 程序中，而早点掌握他们，就会给到一个强大的核心起点。
> **关键字（ ）
>
> Rust 语言有着一套 *关键字*，他们是保留的，仅由语言使用，在这点上与其他语言没有什么不同。牢记是不可以将这些词汇，用作变量或函数的名称的。多数关键字都有着特殊意义，而会使用他们来完成 Rust 程序中不同任务；其中有少数几个当前并没有关联功能，他们被保留用于未来将添加到 Rust 的功能。在 [附录 A](Ch99_Appendix_A.md) 就能看到关键字清单。
## 变量与可变性
**Variables and Mutability**
2023-04-09 06:45:09 +08:00
就如在之前的 ["用变量保存值" ](Ch02_Programming_a_Guessing_Game.md#使用变量保存那些值 ) 小节中所讲的那样，默认变量是不可变的。这是 Rust 所提供的，推动利用 Rust 赋予的安全和易于并发代码编写方式的众多措施之一（ ） ， ，
2023-03-27 14:33:48 +08:00
在变量为不可变时，一旦值被绑定到某个名字，那么就无法修改那个值了。为对此进行演示，就来通过使用 `cargo new variables` 在 `projects` 目录中生成一个新的名为 `variables` 的项目。
然后，在那个新的 `variables` 目录中，打开 `src/main.rs` 并将其代码替换为下面的代码。此代码当然不会被编译，这里首先要对不可变错误加以检视。
```rust
fn main() {
let x = 5;
println! ("x 的值为：{}", x);
x = 6;
println! ("x 的值为：{}", x);
}
```
保存并使用 `cargo run` 运行这个程序。就会受到错误消息，如下面这个输出：
```console
$ cargo run ✔
Compiling variables v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/variables)
error[E0384]: cannot assign twice to immutable variable `x`
--> src/main.rs:5:5
|
2 | let x = 5;
| -
| |
| first assignment to `x`
| help: consider making this binding mutable: `mut x`
...
5 | x = 6;
| ^^^^^ cannot assign twice to immutable variable
For more information about this error, try `rustc --explain E0384` .
error: could not compile `variables` due to previous error
```
此示例显示了编译器如何帮助发现程序中的错误。编译器错误可能令人沮丧，但这些编译器错误真的意味着，程序未有安全地执行要程序做的事情；编译器错误并不表示你不是一名良好的程序员！即使那些经验丰富的 Rust 公民，也会收到编译器错误。
该错误消息表示错误原因为 `cannot assing twice to immutable variable 'x'` ，是因为有尝试将第二个值赋给那个不可变的 `x` 变量。
在尝试修改某个被指定为不可变的值时，由于这种情况会导致程序错误，因此这个时候收到编译时错误尤为重要。代码一部分的运作，是建立在值将绝不会改变这种假定上，而代码另一部分却修改了那个值，那么就有可能代码的第一部分未有完成他预计要完成的工作了。此类程序错误的原因，就难于追踪到真相，尤其是在代码第二部分仅 *有的时候* 才对那个值进行修改时。Rust 编译器保证了在表明某个值不会变化时，那么那个值就真的不会变化，如此就不必亲自去紧盯着那个变量了。代码也由此而更易于推演。
然而可变则可能会非常有用，并能令到代码更便于编写。变量仅在默认情况下是不可变的；就如同在第 2 章中所做的那样，可通过在变量名字前添加 `mut` 关键字，让变量成为可变。`mut` 的添加，也向将来代码的读者传达了某种意图，表示代码的其他部分，会对这个变量的值进行修改。
比如，来将 `src/main.rs` 修改为下面这样：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let mut x = 5;
println! ("x 的值为：{}", x);
x = 6;
println! ("x 的值为：{}", x);
}
```
在此时运行这个程序时，就会得到这样的输出：
```rust
$ cargo run 101 ✘
Compiling variables v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/variables)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.46s
Running `target/debug/variables`
x 的值为：
x 的值为：
```
在使用了 `mut` 关键字时，就被允许将绑定到 `x` 的值从 `5` 修改到 `6` 了。除了防止程序错误之外， ， ， ， （ ） ， ， ， ， ， ，
2023-04-08 22:33:35 +08:00
## 常量
2023-03-27 14:33:48 +08:00
与不可变变量类似， *常量（ ） 是一些绑定到名字且不允许修改的值，但常量与变量之间，有些差异。
2023-04-09 06:45:09 +08:00
首先，是不允许在常量上使用 `mut` 关键字的。常量不光是默认不可变的 -- 他们一直都是不可变的。常量的声明用的是 `const` 关键字，而不是 `let` 关键字，同时值的类型 *必须* 被注解（ ） ，
2023-03-27 14:33:48 +08:00
可在任何作用域，包括全局作用域中声明常量。而当在全局作用域中声明常量时，则会让那些代码中许多部分都需要知悉的值的常量，变得有用起来。
常量与不可变变量的最后一个区别，就是常量只能被设置到一个常量表达式，而不能被设置为只能在运行时计算出结果的值。
下面是一个常量声明的示例：
```rust
const THREE_HOURS_IN_SECONDS: u32 = 60 * 60 * 3;
```
该常量的名字为 `THREE_HOURS_IN_SECONDS` ，而他的值就被设置为了 `60` （即一分钟的秒数）乘以 `60` （即一小时的分钟数）乘以 `3` （ ） `10,800` 。请参阅 [Rust 参考手册有关常量求值的小节 ](https://doc.rust-lang.org/reference/const_eval.html )，了解更多有关在声明常量时可使用那些运算的信息。
常量在程序运行的全部时间、在其被声明的作用域内部，都是有效的。常量的这个属性，令到常量对于应用域内的那些、程序多个部分都需要知悉的值来说，变得有用起来，比如某个游戏全部玩家所允许赚到的最大点数，或光速常量。
对那些整个程序都要用到的、作为常量的硬编码值进行取名，对于向代码将来的维护者们传达那些值的意义，是相当有用的。对于未来需要更新硬编码值来说，对常量命名就让那些需要修改的代码只有一处要改，而对此带来帮助。
## 遮蔽（ ）
如同在第 2 章中的猜数游戏里看到的那样， *遮蔽* 掉了，这就意味着在用到这个变量是，程序所看到的，会是第二个变量的值。通过使用一样的变量名字，以及重复使用 `let` 关键字，就可对某个变量进行遮蔽，如下所示：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let x = 5;
let x = x + 1;
{
let x = x * 2;
println! ("内部作用域中 x 的值为：{}", x);
}
println! ("x 的值为：{}", x);
}
```
```console
内部作用域中 x 的值为：
x 的值为：
```
> 注意：遮蔽特性的使用，不需要 `mut` 关键字。
这个程序首先将 `x` 绑定到值 `5` 。随后通过重复 `let x =` ，取原来的值并加上 `1` ，而对 `x` 做了遮蔽操作，因此 `x` 的值此时就为 `6` 了。之后，在一个内部作用域内，第三个 `let` 语句也对 `x` 进行了遮蔽，将先前的值乘以 `2` ，就给到 `x` 一个值 `12` 。在那个内部作用域完毕时，那个内部遮蔽就结束了，同时 `x` 回到仍为 `6` 。在运行这个程序时，他将输出下面的内容：
```console
$ cargo run ✔
Compiling variables v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/variables)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.47s
Running `target/debug/variables`
内部作用域中 x 的值为：
x 的值为：
```
由于在不小心而尝试在不带 `let` 关键字而重新赋值给该变量时，会收到编译时错误，因此遮蔽不同于构造一个`mut` 的变量。通过使用 `let` 关键字，就可以在值上执行少量的转换操作，而在这些转换操作完成后又将该变量置入到不可变。
`mut` 与遮蔽的另一不同之处，则是由于再次使用`let`关键字时，有效地创建出了一个新变量，因此就可以改变那个值的类型，而仍然重用那同样的变量名字。比如说程序要通过用户输入若干空格字符，来询问用户希望在一些文本之间留多少个空格，而此时又要将用户输入的若干个空格，保存为一个数字：
```rust
let spaces = " ";
let spaces = spaces.len();
```
第一个 `spaces` 变量是字符串类型，而第二个 `spaces` 变量则是数字类型。遮蔽因此而免于不得不苦苦思索不同的变量名字，诸如 `spaces_str` 及 `spaces_num` ；相反，是可以重新较简单的 `spaces` 名称。然而，若尝试对这个变量使用 `mut` 关键字，就会收到一个编译时错误，如下所示：
```rust
let mut spaces = " ";
spaces = spaces.len();
```
错误是说不允许转变变量类型：
```console
$ cargo run ✔
Compiling variables v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/variables)
error[E0308]: mismatched types
--> src/main.rs:14:14
|
13 | let mut spaces = " ";
| ------ expected due to this value
14 | spaces = spaces.len();
| ^^^^^^^^^^^^ expected `&str` , found `usize`
For more information about this error, try `rustc --explain E0308` .
error: could not compile `variables` due to previous error
```
现在已经完成变量运行机制的探讨，接卸来就要看看这些变量可以有的那些其余数据类型了。
2023-04-08 22:33:35 +08:00
## 数据类型
2023-03-27 14:33:48 +08:00
Rust 的所有值，都属于某种确切的 *数据类型（ ） ，数据类型告诉 Rust 所指定的是何种数据，进而 Rust 才知道该怎样使用那个数据。接下来会看看两个数据类型的子集： （ ） （ ）
2023-04-08 22:33:35 +08:00
请牢记 Rust 是门 *静态类型（ ） 语言，这就意味着在运行时，他必须清楚所有变量的类型。基于值与对变量的使用方式，编译器通常可以推断出希望变量使用何种类型来。在可能有许多中类型的情况下，就如同第 2 章 [将猜数与秘密数字比较 ](Ch02_Programming_a_Guessing_Game.md#将猜数与秘数相比较 ) 小节中，使用 `parse` 把一个 `String` 转换成数字类型时，就必须添加一个类型注释，如下面这样：
2023-03-27 14:33:48 +08:00
```rust
let guess: u32 = "42".parse().expect("这不是个数字！");
```
若这里添加类型注解，那么 Rust 就会给出下面的错误，表示编译器需要更多信息来明白这里想要使用何种类型：
```console
$ cargo build 101 ✘
Compiling variables v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/variables)
error[E0282]: type annotations needed
--> src/main.rs:19:9
|
19 | let guess = "42".parse().expect("那不是个数字！");
| ^^^^^ consider giving `guess` a type
For more information about this error, try `rustc --explain E0282` .
static HELLO_WORLD: & str = "你好，世界！";
fn main() {
println! ("名字为：{}", HELLO_WORLD);
}rror: could not compile `variables` due to previous error
```
接下来就会见识到其他数据类型的类型注解。
## 标量类型（ ）
*标量* 类型，
2023-04-08 22:33:35 +08:00
### 整形
2023-04-08 19:11:05 +08:00
**Integer Types**
2023-03-27 14:33:48 +08:00
*整数* 是不带小数部分的数。在第 2 章中就已用到一种整数类型，即 `u32` 类型。这种类型声明表示变量关联的值，应是个无符号的、占据 32 个二进制位空间的整数（有符号整数以 `i` 而不是 `u` 开头）。下面的表 3-1 给出了 Rust 中内建的那些整数类型。可使用这些变种中的任何一个，取声明出某个整数值的类型。
*表 3-1：
| 长度 | 有符号 | 无符号 |
| :-: | :- | :- |
| 8 位 | `i8` | `u8` |
| 16 位 | `i16` | `u16` |
| 32 位 | `i32` | `u32` |
| 64 位 | `i64` | `u64` |
| 128 位 | `i128` | `u128` |
| 架构决定 | `isize` | `usize` |
这每个变种，都可以是有符号或无符号的，同时有着显式的大小（二进制位数）。 *有符号* 与 *无符号* 是该数字是否可以是负数--也就是说，该数是否需带有符号（即有符号的），或者说他是否将只为正数，而因此仅能被不带符号的表示出来（即无符号）。这与在纸上写数字相像：在符号重要时，那么写下来的数字就会带有加号或减号；不过在可安全地假定数字为正数时，写下的数字就不带符号了。有符号数字，是采用 [二进制补码 ](https://en.wikipedia.org/wiki/Two%27s_complement ) 表示法加以存储的。
每个有符号变种，都可存储自 `-(2^n-1)` 到 `2^n-1` 范围的那些数字（包括边界上的两个数字），其中的 `n` 即为变种用到的位数。那么一个 `i8` 就可以存储 从`-(2^7)` 到 `2^7-1` 的那些数字了，相当于 `-128` 到 `127` 。
无符号变种则可以存储 `0` 到 `2^n - 1` 的数字，因此一个 `u8` 可以存储 `0` 到 `2^8 - 1` 的数字，相当于 `0` 到 `255` 。
此外，其中的 `isize` 与 `usize` 类型，取决于程序所运行计算机的架构，这在上面的表格中，是以 `arch` 表示的：若在 `64-bit` 机器上那么就是 64 位，而若在 `32-bit` 机器上，那么就是 32 位。
可使用上面表 3-2 中的任何形式， （ ） ， （ ） ， ， `57u8` 。数字字面值中还可以使用 `_` 作为视觉分隔符，从而让数字更易于阅读，比如 `1_234_456_789_012` ，这与指明 `123456789012` 有着同样的值。
*表 3-2：
| 数字字面值 | 示例 |
| :- | :- |
| 十进制（ ） `98_222` |
| 十六进制（ ） `0xff` |
| 八进制（ ） `0o77` |
| 二进制（ ） `0b1111_0000` |
| 字节（仅限 `u8` ， ） `b'A'` |
那么怎样知道，该用何种类型的整数呢？在不确定的时候，一般来说 Rust 默认的整数类型，即是不错的开场：整数类型默认为 `i32` 。而要用到 `isize` 或 `usize` 的主要场合， （ `isize` or `usize` is when indexing some sort of collection）
> 关于 **整数溢出**
>
2023-04-09 06:45:09 +08:00
> 比方说有个类型为 `u8` 的、可保存 `0` 到 `255` 之间值的变量。在尝试将该变量修改为超出那个范围的某个值，比如 `256` 时，就会发生 *整型溢出（ ） ， ， （ ） ， （ ）
2023-03-27 14:33:48 +08:00
>
> 在以 `--release` 开关进行发布模式的编译时， ， （ ） ， ， （ ） ， ， ， （ ）
>
> 要显式地处理可能的溢出， （ ） ：
>
> - 以 `wrapping_*` 这些方法的所有模式的封装，比如 `wrapping_add`（ ） ；
> - 存在以 `checked_*` 方法的溢出时，返回 `None` 值（ ） ；
> - 返回该值，以及一个表示是否存在带有 `overflowing_*` 方法的溢出的布尔值（ ） ；
> - 以 `saturating_*` 方法， （ ）
### 浮点类型
Rust 同样有两种原生的 *浮点数* 类型， ， `f32` 与 `f64` ，分别为 32 位及 64 位大小。由于在现代 CPU 上 `f64` 与 `f32` 处理速度大致一样，不过前者具备了更高的精度，因此默认类型就定为了 `f64` 。两种浮点数类型都是有符号的。
下面的示例展示了具体的浮点数：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let x = 2.0; // f64
let y: f32 = 3.0; // f32
}
```
浮点数的表示，符合 [IEEE-754 标准 ](https://standards.ieee.org/ieee/754/6210/ )。`f32` 类型是单精度浮点数，而 `f64` 则是双精度的。
### 数字运算
Rust 支持在所有数字类型上、所期望的那些基本数学运算：加法、减法、乘法、除法，及余数。整数除法会向下取到最接近的整数结果。下面的代码展示了在 `let` 语句中，如何运用各种数字运算：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
// 加法
let sum = 5 + 10;
// 减法
let difference = 95.5 - 4.3;
// 乘法
let product = 4 * 30;
// 除法
let quotient = 56.7 / 32.2;
let floored = 2 / 3; // 结果为 0
// 余数
let reminder = 43 % 5;
println! ("
5 + 10 = {},
95.5 - 4.3 = {}
4 * 30 = {}
56.7 / 32.2 = {}
2 / 3 = {}
43 % 5 = {}", sum, difference, product, quotient, floored, reminder);
}
```
这些语句中每个表达式都使用了一个数学运算符，并求到一个单值，该单值随后被绑定到变量。[附录 B](Ch99_Operators.md) 包含了 Rust 所提供的全部运算符。
### 布尔值类型
与多数其他编程语言中一样， `false` 。布尔值大小为一个字节。Rust 中的布尔值类型，指定使用 `bool` 关键字。比如：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let t = true;
let f: bool = false; // 带有显式类型注解
}
```
2023-04-09 06:45:09 +08:00
主要通过条件判断，来使用布尔值，比如在 `if` 表达式中。在 [控制流（ ） ](#控制流程control-flow ) 小节，会讲到 Rust 中 `if` 表达式的工作方式。
2023-03-27 14:33:48 +08:00
2023-04-08 19:11:05 +08:00
### 字符类型
2023-03-27 14:33:48 +08:00
Rust 的 `char` 类型，是这门语言最为原生的字母类型。下面就是一些声明 `char` 值的示例：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let c = 'z';
let z = 'ℤ
let heart_eyed_cat = '😻';
println! ("c 为 {}, z 为 {}, 爱心猫: {}", c, z, heart_eyed_cat);
}
```
2023-04-09 06:45:09 +08:00
请注意，相比使用双引号来给字符串字面值进行值的指定，这里是以单引号来对这些 `char` 的字面值进行指定的。Rust 的 `char` 类型，有着四个字节的大小，而表示了 Unicode 的标量值，这就意味着他可以表示比仅仅 ASCII 要多得多的符号。像是重音字母（ ） ； ； `char` 取值。Unicode 标量值的范围，是从 `U+0000` 到 `U+D7FF` ，及 `U+E000` 到 `U+10FFFF` ， ， （ ） `char` 的本质有所差别。在第 8 章中的 [用字符串存储 UTF-8 编码的文本 ](Ch08_Strings.md#使用-string-存储-utf-8-编码的文本 ) 小节，将对此话题进行讨论。
2023-03-27 14:33:48 +08:00
## 复合类型
*复合类型（ ） ： （ ）
2023-04-08 22:33:35 +08:00
### 元组类型
2023-03-27 14:33:48 +08:00
元组是将数个不同类型的值，组合成一个复合类型的一般方式。元组是固定长度的：一旦被声明出来，他们的大小就无法扩大或缩小了。
通过编写放在圆括号里面的、逗号分隔的值清单，来创建元组。元组中每个位置都有着一种类型，同时元组中不同值的类型不必一致。下面的示例中，加上了那些可选的类型注解：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let tup: (i32, f64, u8) = (500, 6.4, 1);
}
```
由于元组被当作是单一复合元素，因此这里的变量 `tup` 绑定到了那整个的元组。要从元组获取到其单个值，就要使用模式匹配，来对元组值进行解构，就像下面这样：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let tup = (500, 6.4, 1, "元组的最后一个元素");
let (x, y, z, a) = tup;
println! ("a 的值为：{}", a);
}
```
这个程序首先创建了一个元组，并将其绑定到了变量 `tup` 。随后以 `let` 关键字，使用了一个模式来取得 `tup` ，并将其转换为四个独立变量，分别为 `x` 、`y`、`z` 与 `a` 。由于该操作将单个的元素，打散为了四个部分，因此称之为 *解构（ ） 。最后，程序打印出了 `a` 的值，即为 `元组的最后一个元素` 。
还可以通过使用句点（`.`）后带上想要访问值的索引，还可直接对某个元组元素进行访问。比如：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let x = (500, 6.4, 1);
let five_hundred = x.0;
let six_point_four = x.1;
let one = x.2;
println! ("x.0： ： ：
}
```
此程序创建了元组 `x` ，并随后通过使用各个元素的索引，而构造了他们的新变量。与绝大多数编程语言一样，元组的首个索引为 `0` 。
没有任何值的元组，`()`，是种仅有一个值的特殊类型，同样写作 `()` 。该类型叫做 *单元类型（ ） ，同时这个值叫做 *单元值（ ） 。那些不返回任何值的表达式，就会显式地返回这个单元值。
### 数组类型
*数组（ ） ， ， ，
以方括号（`[]`）中逗号分隔的方式，来编写数组中个那些值：
文件：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let a = [1, 2, 3, 4, 5];
}
```
2023-04-09 06:45:09 +08:00
在希望数据分配在栈而不是堆（在 [第 4 章 ](Ch04_Understanding_Ownership.md#何谓所有权 ) 将进一步讨论栈与堆）上时，或希望确保一直有着固定数目的元素时，数组就派上用场了。然而，数组不如矢量类型灵活。矢量是标准库所提供的，一种类似的集合类型，其大小 *可以* 变大或缩小。在不确定要使用数组，还是要使用矢量类型时，那多半就应该使用矢量了。[第 8 章](Ch08_Common_Collections.md#使用矢量类型对值清单进行存储) 对矢量类型进行了更详细的讨论。
2023-03-27 14:33:48 +08:00
尽管如此，在了解了元素数目无需变化时，数组将更为有用。比如，在程序中正使用着各个月份名字时，由于是知道那将总是包含 12 个元素，因此就要使用数组而非矢量类型：
```rust
let months = ["January", "February", "March", "April", "May", "June", "July",
"August", "September", "October", "November", "December"];
```
数组类型的编写，是以方括弧（`[]`）括起来的，各个元素的类型，一个分号（`;`），和数组中元素个数的形式，像下面这样：
```rust
let a: [i32, 5] = [-1, 0, 1, 2, 3];
```
这里，`i32`就是各个元素的类型。在分号之后，数字 `5` 表示该数组包含五个元素。
还可以通过在方括弧（`[]`）中，先指定初始值，接着一个分号（`;`），及随后数组长度的方式，初始化出一个包含各个元素为同一个值的数组，如下所示：
```rust
let a = [3; 5];
```
名叫 `a` 这个这个数组，将包含 `5` 个元素都将被初始化设置为值 `3` 的元素。这与 `let a = [3, 3, 3, 3, 3];` 的写法是一样的，不过是一种更简洁的方式。
### 对数组元素的访问
一个数组，即是可分配在栈上的、已知及固定大小的一块内存。使用索引，就可以对数组的那些元素进行访问，比如下面这样：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let a = [1, 2, 3, 4, 5];
let first = a[0];
let last = a[a.len()-1];
println! ("数组的第一个元素：{}，最后一个元素：{}", first, last);
}
```
在这个示例中，由于值 `1` 为该数组中索引为 `[0]` 处的值，因此名为 `first` 的元素将获取到值 `1` 。而名为 `last` 的变量，将从数组中的索引 `[4]` 获取到值 `5` 。
### 无效的数组元素访问
下来来看看，在尝试访问超出数组末端的数组元素时，会发生什么。就是说在运行下面这个程序时，与第二章中的猜数游戏类似，要从用户那里获取到一个数组索引：
文件名：`src/main.rs`
```rust
use std::io;
use std::process;
fn main() {
let a = [1, 2, 3, 4, 5];
println! ("请输入一个数组索引。");
let mut index = String::new();
io::stdin()
.read_line(& mut index)
.expect("读取行失败");
let index: usize = match index.trim()
.parse() {
Ok(num) => num,
Err(_) => {
println! ("输入的索引并非数字");
process::exit(0);
}
};
let element = a[index];
println! (
"位于索引 {} 处的元素值为：{}",
index, element);
}
```
此代码会成功编译。而在使用 `cargo run` 运行此代码，并输入 `0` 、`1`、`2`、`3` 或 `4` 时，程序将打印出该数组中对应与那个索引处的值。而若输入了一个超出数组末端的数字，比如 `10` ，那么就会看到下面这样的输出：
```console
thread 'main' panicked at 'index out of bounds: the len is 5 but the index is 10', src/main.rs:24:19
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace
```
当在索引操作中使用了无效值的时间点，该程序造成了一个 *运行时（ ） 错误。该程序以一条错误消息退出，而并未执行那最后的 `println!` 语句。在尝试使用索引访问某个元素时， ， ，
这是 Rust 内存安全准则的一个活生生的示例。在许多底层语言中， ， ，
## 函数
函数遍布于 Rust 代码中。而那个这门语言中最重要函数之一：`main` 函数，也一早就见到过了，`main` 函数可是许多程序的入口点。通过那个还已见到过的 `fn` 关键字，就可以声明出新的函数来。
Rust 代码使用 *蛇形命名法（ ） ，作为函数与变量命名的约定样式，以这种命名法，函数及变量名称中的全部字母都是小写的，同时用下划线来分隔单词。下面就是一个包含了示例函数定义的程序：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
println!("Hello, world!");
another_function();
}
fn another_function() {
println! ("另一函数。");
}
```
这里通过敲入 `fn` 关键字，接着的是函数名字，以及一套圆括号（`()`），定义出了一个函数。而那一对花括弧（`{}`），则告诉编译器，函数体在哪里开始和结束。
通过敲入函数名字，接上一对圆括号（`()`），就可以对已定义好的函数进行调用。由于 `another_function` 在程序中定义过，因此就可以在 `main` 函数里头对其调用。请注意在源代码中，是在 `main` 函数 *之后* 定义的 `another_function` ；原本也可以在 `main` 函数之前定义他。Rust 不会关心在何处定义函数，只要他们在某处有定义即可。
为进一步对 Rust 的函数加以探索，就来创建一个新的名为 `functions` 的二进制可执行项目。将这个 `another_function` 示例放在 `src/main.rs` 中并运行。就会看到如下的输出：
```console
$ cargo run
Compiling functions v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/functions)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.32s
Running `target/debug/functions`
Hello, world!
另一函数。
```
> 注： （ ） ， ，
这些代码行，是以他们出现在 `main` 函数中的顺序执行的。首先打印出的是 `Hello, world!` 消息，而随后 `another_function` 就被调用了，同时他的消息被打印出来。
### 参数
可将函数定义为有 *参数（ ） ， ， （ ） ， ， *实参（ ） ，不过在一般聊天中，人们会将 *形参（ ） 与 *实参（ ） 两个说法互换使用，既指函数定义中的变量，又表示调用函数时所传入的具体值。
在下面这个版本的 `another_function` 中，就要添加一个参数：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
another_function(-5);
}
fn another_function(x: i32) {
println! ("x 的值为：{}", x);
}
```
试着运行这个程序；就会得到以下输出：
```console
$ cargo run ✔
Compiling functions v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/functions)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.48s
Running `target/debug/functions`
x 的值为：-5
```
`another_function` 的声明，有着一个名为 `x` 的参数。`x` 的类型被指定为 `i32` 。在将 `-5` 传入到 `another_function` 时，那个 `println!` 的宏，就将 `-5` 放在那个格式化字符串中两个花括号所在的地方。
在函数签名中，*必须* 声明各个参数的类型。这是 Rust 设计中深思熟虑的决定： ， ， （ ）
在定义多个参数时，要用逗号（`,`）将那些参数声明分隔开，像下面这样：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
print_labeled_measurement(5, 'h');
}
fn print_labeled_measurement(value: i32, unit_label: char) {
println! ("度量值为：{}{}", value, unit_label);
}
```
此示例创建了一个名为 `print_labeled_measurement` 的、有两个参数的方法。第一个参数名为 `value` ，且类型为 `i32` 。第二个名为 `unit_label` ，同时类型为 `char` 。该函数随后会打印出同时包含 `value` 与 `unit_label` 的文本。
来尝试运行此代码。将`functions` 项目中的 `src/main.rs` 中的当前程序，用上面的示例进行替换，并使用 `cargo run` 运行当前程序：
```console
$ cargo run ✔
Compiling functions v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/functions)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.45s
Running `target/debug/functions`
度量值为：
```
由于这里以 `5` 作为 `value` 的值，以 `h` 作为 `unit_label` 的值，调用了这个函数，因此该程序的输出，就包含了这些值。
### 语句及表达式
函数体是由一系列语句构成，这些语句可以是表达式结束的，也可以不是。到目前为止，所讲到的函数，都没有包含语句以表达式结束，不过有见到过表达式作为语句一部分的情况。由于 Rust 是基于表达式的语言，那么这一点就很重要，是要掌握的特征。其他语言并无这同样的特征，因此接下来就要看看语句和表达式究竟是何物，以及他们对函数体影响的不同。
*语句（ ） *表达式（ ） 会求得一个结果值。来看看一些示例。
这里事实上已经用到了语句和表达式。创建一个变量，并以 `let` 关键字将一个值指派给他，就是一条语句。下面的清单 3-1 中，`let y = 6;` 就是一条语句。
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let y = 6;
}
```
*清单 3-1： `main` 函数*
函数定义也是语句；上面的整个示例本身就是一条语句。
语句不会返回值。因此就无法将一条 `let` 语句，指派给另一变量了，就如同下面代码尝试完成的那样；这就会得到一条错误消息：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let x = (let y = 6);
}
```
当运行这个程序时，将收到的错误如下所示：
```console
$ cargo run ✔
Compiling functions v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/functions)
error: expected expression, found statement (`let`)
--> src/main.rs:2:14
|
2 | let x = (let y = 6);
| ^^^^^^^^^
|
= note: variable declaration using `let` is a statement
error[E0658]: `let` expressions in this position are unstable
--> src/main.rs:2:14
|
2 | let x = (let y = 6);
| ^^^^^^^^^
|
= note: see issue #53667 < https: // github . com / rust-lang / rust / issues / 53667 > for more information
warning: unnecessary parentheses around assigned value
--> src/main.rs:2:13
|
2 | let x = (let y = 6);
| ^ ^
|
= note: `#[warn(unused_parens)]` on by default
help: remove these parentheses
|
2 - let x = (let y = 6);
2 + let x = let y = 6;
|
For more information about this error, try `rustc --explain E0658` .
warning: `functions` (bin "functions") generated 1 warning
error: could not compile `functions` due to 2 previous errors; 1 warning emitted
```
其中的 `let y = 6` 语句不会返回值，因此这里就没有任何东西给 `x` 绑定。这不同于其他语言所发生的事情，譬如 C 和 Ruby 等，在其他语言中，赋值操作返回的是所赋的那个值。在那些语言中，就可以写下 `x = y = 6` ，而让 `x` 与 `y` 同时有了值 `6` ；但在 Rust 中却不是这样的。
表达式会求解为一个值，进而构成往后编写的 Rust 代码的绝大部分。设想一个数学运算，比如 `5 + 6` ，这就是个将求值为值 `11` 的表达式。
表达式可作为语句的一部分：在清单 3-1 中，语句 `let y = 6;` 里的 `6` 就是一个求值到 `6` 的表达式。对函数的调用，同样是个表达式。对宏的调用，也是个表达式。以花括号创建出的新代码块，还是个表达式，比如：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let y = {
let x = 3;
x + 1
};
println! ("y 的值为：{}", y);
}
```
其中的这个表达式：
```rust
{
let x = 3;
x + 1
}
```
在这个示例中，就是一个求值为 `4` 的表达式。其求得的值 `4` 会作为那条 `let` 语句的一部分，被绑定到 `y` 。请注意那代码块最后的 `x + 1` 的代码行，并没有分号（`;`），而与到目前为止所见到的大多数代码行不同。表达式并不包含最后的分号。若将分号家到表达式末端，就会将其变成一条语句，进而就不再返回值了。在接下来对函数返回值与表达式的探索过程中，请牢记这一点。
> 注：若在上面代码块中的 `x + 1` 后面加上分号，那么 `y` 的值将为 `()` 这一特殊值（类似于 `null`）。进而在接下来的 `println!` 语句中导致出错。
### 有返回值的函数
函数可以将值返回给调用他们的代码。在函数有值要返回时，不会就这些返回值命名，但必须在箭头（`->`）后面，声明这些值的类型。在 Rust 中，函数的返回值，与函数体代码块的最后那个表达式的值，二者等价。通过使用 `return` 关键字并指定一个值，即可尽早地给函数返回值，不过大多数函数，都显式地返回最后的那个表达式。下面就是返回值的一个函数示例：
> 注：关键字 `return` 的使用，标志着函数体的结束，`return` 语句之后的代码，将不再执行。
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn five() -> u32 {
5
}
fn main() {
let x = five();
println! ("x 的值为：{}", x);
}
```
在那个 `five` 函数中，没有任何函数调用、宏、或者甚至 `let` 语句 -- 只是那个数字 `5` 自己。在 Rust 中这是个完全有效的函数。请注意该函数的返回值类型，也是以 `-> u32` 的形式指定了的。尝试运行此代码；输出应像下面这样：
```console
$ cargo run ✔
Compiling functions v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/functions)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.45s
Running `target/debug/functions`
x 的值为：
```
函数 `five` 中的 `5` 即是该函数的返回值，这就是为何返回值类型为 `u32` 的原因。下面来更深入地检视一下。其中有两个重点：首先，代码行`let x = five();` 表明这里使用了某个函数的返回值，来对一个变量进行初始化。由于函数 `five` 返回了一个 `5` ，因此那行代码就跟下面的相同：
```rust
let x = 5;
```
其次，函数 `five` 没有参数，并定义了返回值类型，而其函数体只是个孤零零的、不带分号的 `5` ，这是由于这个不带分号的 `5` ，是个要将其值加以返回的表达式（注：若加上分号，那么就会变成一个语句，返回的将是特殊值 `()` ，返回值类型将不再是 `u32` ，从而导致编译时错误......）。
下面来看看另一个示例：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let x = plus_one(-1);
println! ("x 的值为：{}", x);
}
fn plus_one(x: i32) -> i32 {
x + 1;
}
```
对这段代码进行编译，会产生一条错误，如下所示：
```console
$ cargo run ✔
Compiling functions v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/functions)
error[E0308]: mismatched types
--> src/main.rs:7:24
|
7 | fn plus_one(x: i32) -> i32 {
| -------- ^^^ expected `i32` , found `()`
| |
| implicitly returns `()` as its body has no tail or `return` expression
8 | x + 1;
| - help: consider removing this semicolon
For more information about this error, try `rustc --explain E0308` .
error: could not compile `functions` due to previous error
```
主要错误消息为， ， ， `plus_one` 的定义是说他将返回一个 `i32` ，然而函数体的语句并未求解到一个值来，求解到的是一个以 `()` 表示的单元类型（ ） ， ， ， ，
## 注释
所有程序员都会致力于让他们的代码易于理解，而有时是需要额外解释的。在这种情况下，程序员们就会在他们的源代码中，留下会被编译器忽略的 *注释（ ） ，而那些阅读到源代码的人会发现有用。
下面就是个简单的注释：
```rust
// hello, world
```
在 Rust 中，惯用的注释风格，是以双斜杠来开始一条注释，同时该注释会持续到那行的结束。对于那些超过一行的注释，在每行注释就都要包含 `//` ，就像这样：
```rust
// 那么这里要编写一些复杂的注释，这注释长到要用多个行
// 才能写完！噢！还好，这条注释会解释接下来要做些什么。
```
注释也可以放在那些包含代码行的末尾：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let lucky_number = 7; // 今天我感受到了好运
}
```
不过更常见的则是以下面这种形式运用的注释，其中注释位处单独的、在其要注解代码之上的行：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
// 今日感到幸运
let lucky_number = 7;
}
```
2023-04-09 06:45:09 +08:00
Rust 还有另外一种注释，叫做文档注释，在第 14 章的 [将代码箱发布到 Crates.io ](Ch14_More_about_Cargo_and_Crates.io.md#将代码箱发布到-cratesio ) 中会对文档注释进行讨论。
2023-03-27 14:33:48 +08:00
## 控制流程（ ）
根据条件是否为真， ， ， ， `if` 表达式和循环。
### `if` 表达式
`if` 表达式实现了根据条件对代码进行分支。提供到一个条件，然后就表明，“在该条件满足时，运行这个代码块。在条件不满足时，就不要运行这个代码块。”
请在 `projects` 目录下，创建一个新的、名为 `branches` 的项目，来探索这个 `if` 表达式。在 `src/main.rs` 文件中，输入以下代码：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let number = 3;
if number < 5 {
println! ("条件为真");
} else {
println! ("条件为假");
}
}
```
2023-04-09 06:45:09 +08:00
全部 `if` 表达式，都是以关键字 `if` 开头的，接着的是一个条件。在此示例中，那个条件就变量 `number` 是否小于 `5` 进行检查。是把要在条件为真时立即执行的代码块，放在条件之后、一对花括号里头。`if`表达式中与那些条件相关联的代码块，有时也叫做 *支臂（ ） ，这与在第 2 章的 [将猜数与秘密数字比较 ](Ch02_Programming_a_Guessing_Game.md#将猜数与秘数相比较 ) 小节中讨论过的 `match` 表达式中的支臂一样。
2023-03-27 14:33:48 +08:00
作为可选项，还可以包含一个 `else` 表达式，即这里做的那样，从而给到程序一个替代性的、将在条件求解结果为 `false` 时执行的代码块。在未提供`else`表达式，且条件为 `false` 时，程序将直接跳过那个 `if` 代码块，而前往接下来的代码处。
尝试运行此代码；将看到下面的输出：
```console
$ cargo run ✔
Compiling branches v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/branches)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.48s
Running `target/debug/branches`
条件为真
```
下面来试着将 `number` 的值修改为一个令到该条件为 `false` 的值，看看会发生什么：
```rust
let number = 7;
```
再运行这个程序，然后看看输出：
```console
$ cargo run 1 ✘
Compiling branches v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/branches)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.45s
Running `target/debug/branches`
条件为假
```
还值得注意的是，此代码中的条件 *必须* 是个 `bool` 类型。在条件不是 `bool` 类型时，就会收到错误。比如，尝试运行下面的代码：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let number = 3;
if number {
println! ("数字是 3");
}
}
```
这次的 `if` 条件求解为一个 `3` 的值，进而 Rust 抛出一个错误：
```console
$ cargo run ✔
Compiling branches v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/branches)
error[E0308]: mismatched types
--> src/main.rs:4:8
|
4 | if number {
| ^^^^^^ expected `bool` , found integer
For more information about this error, try `rustc --explain E0308` .
error: could not compile `branches` due to previous error
```
该错误表明 Rust 期望得到一个 `bool` 值但得到的是个整数。与诸如 Ruby 和 JavaScript 那样的语言不同， `if` 一个布尔值作为其条件。比如希望那个 `if` 代码块，仅在某个数字不等于 `0` 的时候运行，那么就可以将这个 `if` 表达式修改为下面这样：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let number = 3;
if number != 0 {
println! ("数字为非零数");
}
}
```
运行此代码，就会打印出 `数字为非零数` 。
### 用 `else if` 来处理多个条件
通过在 `else if` 表达式中，结合 `if` 和 `else` ，就可以使用多个条件。比如：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let number = 6;
if number % 4 == 0 {
println! ("数字可被 4 整除");
} else if number % 3 == 0 {
println! ("数字可被 3 整除");
} else if number % 2 == 0 {
println! ("数字可被 2 整除");
} else {
println! ("数字不可被 4、3 或 2 整除");
}
}
```
此程序有着其可接收的四个可能路径。在运行他时，就会看到下面的输出：
```console
$ cargo run 101 ✘
Compiling branches v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/branches)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.45s
Running `target/debug/branches`
数字可被 3 整除
```
在该程序执行时，就会依次检查各个 `if` 表达式，并执行那第一个条件成立的代码体。请注意即便 `6` 是可被 `2` 整除的，却并未看到输出 `数字可被 2 整除` ，也没看到那个 `else` 代码块的 `数字不能被 4、3 或 2 整除` 文字。这是由于 Rust 只执行了第一个为真条件下的代码块，而一旦他发现了一个，就在不会检查剩下的那些条件了。
使用太多的 `else if` 表达式，就会让代码杂乱无章，因此在有多于一个这样的表达式时，或许就应对代码进行重构了。第 6 章描述了针对这样情况的一种强大的 Rust 分支结构，名为`match` 模式匹配。
### 在 `let` 语句中使用 `if` 关键字
由于 `if` 是个表达式，那么就可以在 `let` 表达式的右边使用他，来将其结算结果，赋值给某个变量，如下面的清单 3-2 所示：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let condition = true;
let number = if condition { 5 } else { 6 };
println! ("number 的值为：{}", number);
}
```
*清单 3-2：
其中的 `number` 变量，就会被绑定到那个 `if` 表达式的计算结果上。运行此代码看看会发生什么：
```console
$ cargo run ✔
Compiling branches v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/branches)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.45s
Running `target/debug/branches`
number 的值为：
```
请记住代码块会求解到其中最后一个表达式的值，且数字本身也就是表达式。在此示例中，整个 `if` 表达式的值，是取决于会执行到哪个代码块的。这就意味着那些该 `if` 表达式各个支臂的、具备作为 `if` 表达式运算结果的那些值，必须要是相同类型；在清单 3-2 中，`if` 支臂和 `else` 支臂的运算结果，就都是 `i32` 类型的整数。若这些类型不匹配，就如下面的示例中那样，则会收到错误：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let condition = true;
let number = if condition { 5 } else { "six" };
println! ("number 的值为：{}", number);
}
```
在尝试编译这段代码时，就会收到错误。其中的 `if` 与 `else` 支臂的值类型不兼容，同时 Rust 还准确标明了在程序中何处发现的该问题：
```console
$ cargo run ✔
Compiling branches v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/branches)
error[E0308]: `if` and `else` have incompatible types
--> src/main.rs:4:44
|
4 | let number = if condition { 5 } else { "six" };
| - ^^^^^ expected integer, found `&str`
| |
| expected because of this
For more information about this error, try `rustc --explain E0308` .
error: could not compile `branches` due to previous error
```
`if` 代码块中的表达式，求解为整数，而`else` 代码块中的表达式求解为了字符串。由于变量必须有着单一类型，且 Rust 需要知道在运行时变量 `number` 的类型是什么，那么显然这代码是不会工作的。清楚 `number` 的类型，就允许编译器在所有用到 `number` 的地方，验证其类型的有效性。而如果只有在运行时才确定出 `number` 的类型，那么 Rust 就无法做到这一点；若编译器务必要对全部变量的多个假定类型进行跟踪，那么编译器就会更为复杂，且做到更少代码保证。
## 循环下的重复
多次执行某个代码块常常是有用的。对于这类任务， *循环（ ） ，所谓循环，是指会贯通执行循环体里头的代码到结束，并随后立即回到开头开始执行。首先构造一个名为 `loops` 的新项目，来进行这些循环的实验。
Rust 有着三种循环：`loop`、`while` 及 `for` 。接下来就要各个进行尝试。
### 用 `loop` 关键字对代码进行重复
`loop` 关键字告诉 Rust 去一直一遍又一遍执行代码块，抑或直到显式地告诉他停下来为止。
作为示例，将 `loops` 目录中的 `src/main.rs` 文件修改为下面这样：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
loop {
println! (”再次！“);
}
}
```
在运行这个程序时，就会看到一遍又一遍地持续打印出 `再次！` ，知道手动停止这个程序为止。大多数终端程序，都支持键盘快捷键 `ctrl-c` 来中断某个卡在无尽循环中的某个程序。来尝试一下：
```console
$ cargo run
Compiling loops v0.1.0 (file:///projects/loops)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.29s
Running `target/debug/loops`
再次！
再次！
再次！
再次！
^C再次！
```
其中的符号 `^C` 表示按下 `ctrl-c` 的地方。在那个 `^C` 之后，可能会也可能不会看到 `再次！` 被打印出来，取决于程序接收到中断信号时，代码在循环中的何处。
2023-04-09 06:45:09 +08:00
幸运的是， `break` 关键字，而告诉程序在何时结束执行这个循环。还记得在第 2 章的 [猜对数字后退出程序 ](Ch02_Programming_a_Guessing_Game.md#猜对后的退出 ) 小节，就在那个猜数游戏中这样做了，在通过猜到正确数字而赢得游戏时退出那个程序。
2023-03-27 14:33:48 +08:00
在那个猜数游戏中，还使用了 `continue` 关键字，循环中的 `continue` 关键字，告诉程序去跳过循环本次迭代的其余全部代码，而前往下一次迭代。
在有着循环里头的循环时，那么 `break` 与 `continue` 就会应用在他们所在点位处的最内层循环（ `break` and `continue` apply to the innermost loop at that point） *循环标签（ ） ，这样就可以与 `break` 或 `continue` 结合使用，来指明这些关键字是要应用到打上标签的循环，而不再是那最里层的循环了。下面就是一个有着两个嵌套循环的示例：
```rust
fn main() {
let mut count = 0;
'counting_up: loop {
println! ("计数 = {}", count);
let mut remaining = 10;
loop {
println! ("剩余 = {}", remaining);
if remaining == 9 {
break;
}
if count == 2 {
break 'counting_up;
}
remaining -= 1;
}
count += 1;
}
println! ("最终计数 = {}", count);
}
```
其中的外层循环有着标签 `'counting_up` ，同时他将从 `0` 计数到 `2` 。而其中的内层循环不带标签，会从 `10` 计数到 `9` 。其中的第一个未指定标签的 `break` 语句，将只会退出那个内部循环。而那个 `break 'counting_up;` 语句，则会将外层循环退出。此代码会打印出：
```console
$ cargo run INT ✘
Compiling loops v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/loops)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.18s
Running `target/debug/loops`
计数 = 0
剩余 = 10
剩余 = 9
计数 = 1
剩余 = 10
剩余 = 9
计数 = 2
剩余 = 10
最终计数 = 2
```
### 自循环返回值
**Returning Values from Loops**
`loop` 的一个用途，即是对一个明知会失败的操作进行重试，比如检查某个线程是否已完成他的作业。还可能需要将那个操作的结果，从循环传出来给代码的其余部分。要实现这一点，可将想要返回的值，添加在用于停止该循环的 `break` 表达式之后；那个值就会被返回到该循环的外面，进而就可以用到那个值了，如下所示：
```rust
fn main() {
let mut counter = 0;
let result = loop {
counter += 1;
if counter == 10 {
break counter * 2;
}
};
println! ("结果为：{}", result);
}
```
在这个循环之前，这里声明了一个名为 `counter` 的变量，并将其初始化为 `0` 。随后声明了一个名为 `result` 变量，来保存从该循环所返回的值。在该循环的每次迭代上，是要给 `counter` 变量加上 `1` 的，并随后检查那个计数器是否等于 `10` 。在计数器等于 `10` 的时候，就使用有着值 `counter * 2` 的 `break` 关键字。在该循环之后，使用了一个分号来结束将值 `counter * 2` 赋值给 `result` 的那个语句。最后，这里打印出了在 `result` 里的值，即这个示例中的 `20` 。
### 使用 `while` 的条件循环
程序经常会对循环里的条件进行求值。当条件为真时，该循环就运行。在条件不再为真时，程序就调用 `break` ，把循环停下来。使用 `loop` 、`if`、`else` 与 `break` 来实现与此相似的行为，是可能的；若愿意这样做，现在就可以在程序中尝试一下。不过由于这种模式如此常见，以至于 Rust 为此而有了一个内建的语言结构，那就是叫做 `while` 的循环。在下面的清单 3-3 中，就使用了 `while` 来将该程序循环三次，每次都倒计数，并随后在循环结束之后，打印出一条消息而退出。
```rust
fn main() {
let mut number = 3;
while number != 0 {
println! ("{}!", number);
number -= 1;
}
println! ("点火！！");
}
```
*清单 3-3： `while` 循环在条件保持为真期间运行代码*
此代码结构，消除了使用 `loop` 、`if`、`else`、及 `break` 实现同样结构时，很多不可缺少的嵌套，且此结构更为清晰。在条件保持为真期间，代码就会运行；否则，他将退出循环。
2023-04-08 22:33:35 +08:00
### 使用 `for` 对集合进行遍历
2023-03-27 14:33:48 +08:00
可选择使用 `while` 结构，来对集合，诸如数组，的那些元素进行循环。作为示例，下面清单 3-4 中的循环，将打印出数组 `a` 中的各个元素。
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let a = [10, 20, 30, 40, 50];
let mut index = 0;
while index < a.len ( ) {
println! ("值为：{}", a[index]);
index += 1;
}
}
```
*清单 3-4： `while` 循环遍历集合的各个元素*
这个程序里，代码会根据那个数组中的元素，往上计数。是以索引 `0` 开始，然后循环，直到循环到了数组中最后的那个索引（即，在 `index < 5` 不再为 `true` 时）。运行此代码将打印出数组中的所有元素：
```console
$ cargo run ✔
Compiling loops v0.1.0 (/home/peng/rust-lang/projects/loops)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.17s
Running `target/debug/loops`
值为：
值为：
值为：
值为：
值为：
```
全部五个数组值都会出现在终端里，跟预期一样。尽管 `index` 在某个时间点达到值 `5` ，但该循环会在尝试从那个数组获取第六个值之前，就停止执行。
但这种方法易于出错；在索引值或测试条件不正确时，就会导致该程序出错。比如，若把数组 `a` 的定义修改为有四个元素，而忘记了将那个条件更新到 `while index < 4` ，此代码就会出错。由于编译器增加了在那个循环过程中，每次迭代上用于执行对 `index` 是否在数组边界内的，条件检查时间，因此这种方法还慢。
作为一种位为简练的替代，就可使用 `for` 循环而对集合中的各个元素，执行一些代码。`for` 循环看起来就跟下面清单 3-5 中的代码一样：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
let a = [10, 20, 30, 40, 50];
for element in a {
println! ("值为：{}", element);
}
}
```
*清单 3-5： `for` 循环对结合的各个元素进行遍历*
在运行这段代码时，将看到与清单 3-4 中同样的输出。更重要的是，现在业已提升了代码的安全性，并消除了可能因超出那个数组末端，或因索引未足够触及而遗失掉一些数组项目，而导致的代码错误。
使用这个 `for` 循环，在更改了那个数组中值的个数时，就无需记得，像清单 3-4 中所使用的方式那样，去修改任何其他代码。
`for` 循环的安全与简洁，使得他们成为了 Rust 中最常用的循环结构。即使在那种要以确切次数来运行某些代码的情形下，如同清单 3-3 中用到 `while` 循环的倒计时示例，大多数 Rust 公民也将会使用 `for` 循环。要以确切次数运行某些代码，则要用到由标准库提供的 `Range` 特性了，`Range` 会依序生成自某个数字开始，并在另一数字之前结束，其间的全部数字来。
下面就是使用 `for` 循环，和另一个至今还未讲到的、用于逆转那个范围的 `rev` 方法，来实现那个倒计时的样子：
文件名：`src/main.rs`
```rust
fn main() {
for number in (1..4).rev() {
println! ("{}!", number);
}
println! ("发射！！");
}
```
此代码要更好一些，不是吗？
## 总结
咱们做到了！这第 3 章内容可真不少：在这里掌握了变量、标量与复合数据类型、函数、代码注释、`if`表达式，还有循环！请构建一些程序来完成下面这些事情，从而练习一下本章所讨论的那些概念：
- 对法式温度和摄氏温度之间互相转换；
- 生成第 n 个斐波拉基数；
- 利用圣诞颂歌 “The Twelve Days of Christmas” 中的重复，而打印出这首颂歌的歌词来；
在做好了继续新内容的学习后，就将要讨论到 Rust 中的一个在其他编程语言中并不多见的概念： （ ）
## 练习答案
< details >
< summary > “法式温度与摄氏温度的转换”< / summary >
```rust
use std::io;
use std::process;
fn fah_to_cels(f: f32) -> f32 {
return (f - 32.0) / 1.8;
}
fn cels_to_fah(c: f32) -> f32 {
return c * 1.8 + 32.0;
}
fn main() {
println! ("法式温度与摄氏温度之间的转换");
loop {
println! ("\n-----------------\n请选择：
'1'-摄氏温度/'2'-法式温度/'Q'/\"quit\" 退出程序。
'1'/'2'/'Q'/\"quit\"[1]：
let mut temp_type = String::new();
io::stdin()
.read_line(& mut temp_type)
.expect("读取输入失败！");
let temp_type = temp_type.trim();
if temp_type.eq("Q") || temp_type.eq("quit") { process::exit(0); }
if ! temp_type.eq("1") & & ! temp_type.eq("2") & & ! temp_type.eq("") {
println! ("无效输入，请输入 '1'、'2'、'Q'、\"quit\"，或直接按下回车键");
continue;
}
if temp_type.eq("1") || temp_type.eq("") {
println! ("请输入要转换的摄氏温度：");
let temp = get_temp_input();
println! ("摄氏温度： {:.2}°C， ：
}
if temp_type.eq("2") {
println! ("请输入要转换的法氏温度：");
let temp = get_temp_input();
println! ("法氏温度：{:.2}°F， ：
}
}
}
fn get_temp_input() -> f32 {
return loop {
let mut tmp = String::new();
io::stdin()
.read_line(& mut tmp)
.expect("读取输入失败");
match tmp.trim().parse() {
Ok(num) => { break num },
Err(_) => {
println! ("请输入一个浮点数，比如 -10.0, 15.6");
continue
}
};
};
}
```
< / details >
< details >
< summary > "生成第 n 个斐波拉基数"< / summary >
```rust
use std::io;
use num_format::{Locale, ToFormattedString};
// use std::process;
fn nth_fibonacci(n: u64) -> u64 {
if n == 0 || n == 1 {
return n;
} else {
return nth_fibonacci(n - 1) + nth_fibonacci(n - 2);
}
}
fn main() {
println! ("找出第 n 个斐波拉基数");
'main_loop: loop {
println! ("请输入 n: （
let n: u64 = loop {
let mut tmp = String::new();
io::stdin()
.read_line(& mut tmp)
.expect("读取输入失败！");
let tmp = tmp.trim();
if tmp.eq("Q") || tmp.eq("quit") {
// process::exit(0);
break 'main_loop;
}
match tmp.parse() {
Ok(num) => { break num },
Err(_) => {
println! ("请输入一个正整数！\n");
continue;
},
};
};
println! ("第 {} 个斐波拉基数为：{}",
n,
nth_fibonacci(n).to_formatted_string(&Locale::en));
}
}
```
< / details >
< details >
< summary > "打印圣诞颂歌 ‘ ’ < / summary >
```rust
fn main() {
let days = [
"first",
"second",
"third",
"fourth",
"fifth",
"sixth",
"seventh",
"eighth",
"nineth",
"tenth",
"eleventh",
"twelfth"
];
let amounts = [
"A",
"Two",
"Three",
"Four",
"Five",
"Six",
"Seven",
"Eight",
"Nine",
"Ten",
"Eleven",
"Twelve"
];
let things = [
"partridge in a pear tree",
"turtle doves",
"French hens",
"calling birds",
"golden rings",
"geese-a-laying",
"swans-a-swimming",
"maids-a-milking",
"ladies dancing",
"lords-a-leaping",
"pipers piping",
"drummers drumming",
];
for num in 1..=12 {
println! ("\nOn the {} day of Christmas,\nMy true love gave to me:",
days[num-1]);
for tmp in (0..num).rev() {
if tmp == 0 & & num == 1 {
println! ("{} {}.", amounts[tmp], things[tmp]);
}
if tmp == 0 & & num != 1 {
println! ("And {} {}.", amounts[tmp].to_lowercase(), things[tmp]);
}
if tmp != 0 {
println! ("{} {},", amounts[tmp], things[tmp]);
}
}
}
}
```
< / details >
