Rust 入门教程#2：在 Rust 程序中使用变量

在本系列的第一章中，我分享了为什么 Rust 编程语言越来越受欢迎的想法，并展示了如何在 Rust 中编写 Hello World 程序。

让我们继续这个 Rust 之旅。在本文中，我将向您介绍 Rust 编程语言中的变量。

Rust变量的独特性

在编程语言（比如Rust）中，变量是指某些数据存储的内存地址的别名。

这也适用于Rust编程语言。但Rust有一个独特的“特性”。默认情况下，你声明的每个变量都是不可变的。这意味着一旦将值赋给变量，它就无法更改。

这个决定是为了确保默认情况下，您不必像自旋锁或互斥锁这样做特殊处理来引入多线程。Rust保证了安全的并发性。由于所有变量（默认情况下）都是不可变的，因此你不必担心一个线程会无意中更改一个值。

这并不是说Rust中的变量像常量一样，因为它们不是。变量可以显式定义为可变的。这样的变量称为可变变量。

以下是在Rust中声明变量的语法：

// 默认不变性
// 初始化值是**唯一**值
let variable_name = value;

// 使用“mut”关键字定义的可变变量
// 初始值可以更改为其他值
let mut variable_name = value;

虽然您可以更改可变变量的值，但不能将另一种数据类型的值分配给它。

也就是说，如果您有一个浮点型的可变变量，您不能在以后将一个字符分配给它。

Rust的数据类型概述

在上一篇文章中，你可能已经注意到我提到了 Rust 是一种强类型语言。但是在定义变量时，你不需要指定数据类型，而是使用一个通用的关键词 let。

Rust编译器可以根据赋给变量的值推断出数据类型。但是，如果你仍然希望显式地指定数据类型并进行类型注释，也是可以的。以下是语法：

let variable_name: data_type = value;

Rust编程语言中一些常见的数据类型如下：

• 整数类型：i32 和 u32 分别用于有符号和无符号 32 位整数
• 浮点类型：f32 和 f64，分别为 32 位和 64 位浮点数
• 布尔类型：bool
• 字符类型：char

我将在下一篇文章中详细介绍 Rust 的数据类型。目前，这应该足够了。

🚧 Rust不支持隐式类型转换。因此，如果你将值8赋给一个浮点数数据类型的变量，你将会遇到编译时错误。相反，你应该赋值 8. 或 8.0。

Rust还要求在读取存储在变量中的值之前，变量必须先初始化。

{ // 这个块不会编译
    let a;
    println!("{}", a); // 在这一行上出现了错误
    // 读取未初始化变量的值是一个编译时错误
}

{ // 这个代码块可以编译
    let a;
    a = 128;
    println!("{}", a); // 这里没有错误
    // 变量'a'有一个初始值
}

如果你声明了一个变量但没有初始化它，在给它赋值之前就使用它的话，Rust编译器会抛出编译时错误。

尽管错误令人讨厌，但在这种情况下，Rust编译器强制你不要犯写代码时常见的错误之一：未初始化变量。

Rust编译器的错误消息

让我们编写一些程序

1. 了解如何通过执行“常规”任务来理解Rust的设计，这些任务实际上是与内存相关问题的主要原因
2. 阅读和理解Rust编译器的错误/警告消息

测试变量不可变性

我们故意编写一个试图修改可变变量的程序，并查看接下来会发生什么。

fn main() {
    let mut a = 172;
    let b = 273;
    println!("a: {a}, b: {b}");

    a = 380;
    b = 420;
    println!("a: {}, b: {}", a, b);
}
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程序看起来很简单，直到第 4 行。但是在第 7 行，一个不可变变量 b 被修改了它的值。

请注意 Rust 中打印变量值的两种方法。在第 4 行，我用花括号将变量括起来，以便它们的值将被打印。在第 8 行，我保留花括号为空，并将变量作为参数提供，像 C 语言风格。这两种方法都是有效的。（除了修改不可变变量的值，这个程序的一切都是正确的。）

让我们进行编译！（如下图）如果您按照上一章的说明做了，您已经知道如何编译了。

📋“binding”一词指的是变量名，但这只是一个简单化的解释。

这个例子非常好地展示了 Rust 强大的错误检查和信息反馈功能。第一行列出了导致上述代码无法编译的错误信息：

error[E0384]: cannot assign twice to immutable variable b

这意味着 Rust 编译器注意到我试图将一个新值赋给变量 b，但是变量 b 是一个不可变变量，所以会导致这个错误。

编译器甚至标出了错误出现的确切行和列号。

在提示信息的下一行，说的是“第一次为 b 赋值的行”，并提供了帮助。由于我正在修改不可变变量 b 的值，因此被告知要使用 mut 关键字将变量 b 声明为可变变量。

🖥️ 自己实现一个修复方案，更好地理解手头的问题。

使用未初始化的变量

现在，让我们看一下当读取未初始化变量的值时Rust编译器会发生什么。

fn main() {
    let a: i32;
    a = 123;
    println!("a: {a}");

    let b: i32;
    println!("b: {b}");
    b = 123;
}
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在这里，我声明了两个不可变变量a和b，两者都未初始化。在读取变量a的值之前，将变量a赋值。但是在给变量b赋初始值之前，已经读取了变量b的值。

让我们编译并查看结果，如下图：

在这里，Rust 编译器会抛出一个编译时错误和一个警告。警告指出变量 b 的值从未被读取过。

但这是荒谬的！变量 b 的值在第 7 行被访问了。但是请仔细看，警告是针对第 8 行的。这很令人困惑；让我们暂时跳过这个警告，看看错误信息。

错误消息显示 used binding b is possibly-uninitialized。与前面的例子一样，Rust 编译器指出读取变量 b 的值是错误的，原因是其值未初始化，在Rust编程语言中是不合法的，因此会出现编译时错误。

🖥️ 通过交换第7行和第8行的代码，可以轻松解决此错误。尝试一下，看看错误是否消失。如下图：

示例程序：交换数字

现在你已经熟悉了常见的与变量相关的问题，让我们看一个交换两个变量的值的程序。

fn main() {
    let mut a = 7186932;
    let mut b = 1276561;

    println!("a: {a}, b: {b}");

    // 交换值
    let temp = a;
    a = b;
    b = temp;

    println!("a: {}, b: {}", a, b);
}
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这里，我声明了两个变量a和b。两个变量都是可变的，因为我希望在以后改变它们的值。我分配了一些随机的值。最初，我打印这些变量的值。

然后，在第8行，我创建了一个不可变的变量temp，并将存储在a中的值赋给它。之所以这个变量是不可变的，是因为temp的值不会改变。

为了交换值，我将变量b的值赋给变量a，然后在下一行将temp的值（它包含a的值）赋给变量b。现在值已经交换，我打印变量a和b的值。

当编译并执行以上代码时，我得到以下输出：

如您所见，值已经交换了，完美。

使用但尚未使用的变量

在编译 Rust 代码时，如果您已经声明了一些打算在下一步中使用但尚未使用的变量，则 Rust 编译器会对此发出警告。

原因很明显。未使用的变量占用不必要的初始化时间（CPU 周期）和内存空间。如果不会使用它，为什么要在程序中使用它呢？尽管编译器会对其进行优化，但它仍然存在代码冗余的可读性问题。

但有时，您可能会遇到无法创建变量的情况。例如，当一个函数返回多个值，而您只需要其中的一些值时。在这种情况下，您无法告诉库维护者根据您的需求调整其函数。

因此，在这种情况下，您可以使用以下划线开头的变量，Rust 编译器将不再给您提供此类警告。如果您确实不需要甚至使用存储在未使用变量中的值，可以将其简单地命名为 _（下划线），Rust 编译器也将忽略它！

以下程序不仅不会生成任何输出，而且也不会生成任何警告和/或错误消息：

fn main() {
    let _unnecessary_var = 0; // 没有警告信息
    let _ = 0.0; // 完全被忽略
}

算术运算

由于数学就是数学，Rust 并没有在数学方面进行创新。您可以使用所有可能在其他编程语言中使用过的算术运算符，如 C、C++ 或 Java。

可以在此处找到 Rust 编程语言中所有操作的完整列表，以及它们的含义。

示例程序：Rusty 温度计

以下是一个典型的程序，将华氏温度转换为摄氏温度，反之亦然。

fn main() {
    let boiling_water_f: f64 = 212.0;
    let frozen_water_c: f64 = 0.0;

    let boiling_water_c = (boiling_water_f - 32.0) * (5.0 / 9.0);
    let frozen_water_f = (frozen_water_c * (9.0 / 5.0)) + 32.0;

    println!(
        "水在沸腾时的温度为 {}°C (或 {}°F).",
        boiling_water_c, boiling_water_f
    );
    println!(
        "水在结冰时的温度为 {}°C (或 {}°F).",
        frozen_water_c, frozen_water_f
    );
}
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这里并没有什么复杂的内容…这个程序将华氏温度转换为摄氏温度，反之亦然。

正如您在这里看到的，由于 Rust 不允许自动类型转换，我不得不在 32、9 和 5 这些整数后面加上小数点。除此之外，这与您在 C、C++ 或 Java 中所做的类似。

作为一个学习练习，尝试编写一个程序，找出给定数字中有多少位数字。

请继续关注：Rust 入门教程系列：https://www.linuxmi.com/tag/rustjiaocheng

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