RUST 學(xué)習(xí)日記 第5課 ——變量和常量

說些題外話，有些同學(xué)認為前面那么點內(nèi)容，啰啰嗦嗦的講了四節(jié)，其實不然。本系列課程也是適合0基礎(chǔ)的同學(xué)，如果您是Rust大神，那么可以忽略本系列的文章。還有學(xué)習(xí)一門編程語言要搞明白是為什么，不能只學(xué)習(xí)表面?；A(chǔ)一旦打好，學(xué)習(xí)任何語言都會覺得很容易。俗話說，萬事開頭難，一旦前面做好鋪墊，那么后面再難也難不住你。當然本人水平有限，錯誤和不足之處在所難免，處理問題也有不妥之處，敬請各位大佬，專家批評改正。

0x00 開篇

上一節(jié)咱們了解了Rust的常用規(guī)范，算是入鄉(xiāng)隨俗了。那么從今天開始就要正式進入Rust的學(xué)習(xí)了。該系列課程預(yù)計100課左右，大致將分為基礎(chǔ)，進階，算法，實戰(zhàn)四大部分，甚至?xí)?。課程將會由淺入深的非常細致的講解Rust，帶你深入了解Rust。該系列教程所用的Rust版本是1.52.1（截至目前的最新版本）。

0x01 了解變量

Rust語言的變量是一種綁定語義，相當于是把一個變量名和一個值綁定在一起，從而建立起了關(guān)聯(lián)關(guān)系，類似于鍵值對。為了安全性的考慮，Rust的變量默認是不可以改變的，當然Rust也提供了另一種變量——可變變量。如果你了解過其它語言，你會發(fā)現(xiàn)Rust變量的設(shè)計與其它語言還是不同的。

0x02 命名規(guī)范

Rust變量名可以由字母，數(shù)字或者下劃線組成。同時還有以下3個限制條件：

• 不能以數(shù)字開頭
• 字母區(qū)分大小寫
• 不能只有下劃線

PS：關(guān)于下劃線，在Rust中式一種標識符，代表“忽略這個變量”，這里僅了解即可，后續(xù)章節(jié)會詳細介紹。

0x03 不可變變量（Immutable）

在Rust中是通過let關(guān)鍵字來聲明變量的，變量遵循先聲明后使用的原則。確切的說應(yīng)該是使用let將值綁定到變量。Rust 通過靜態(tài)類型確保類型安全。變量綁定可以在聲明時說明類型，當然也可以不說明類型，編譯器則將會從上下文推導(dǎo)出變量的類型。示例代碼如下：

fn main() {
    // 每次聲明變量時，注意變量命名規(guī)范
    // 聲明整數(shù)
    let a = 5;

    // 布爾值
    let b1= true;

    // 字符串
    let _c = "zhangsan";

    // 浮點數(shù)
    let d_1 = 123.3;

    dbg!(a);
    dbg!(b1);
    dbg!(_c);
    dbg!(d_1);
}

0x04 可變變量（Mutable）

使用let關(guān)鍵字聲明的變量是不可改變的。如果你試圖改變它值，編譯器會報錯。Cannot assign twice to immutable variable [E0384]

    let x = 5;
// 再次賦值會報錯
    x = 15;

這時，如果你想重新對變量賦值，則需要使用mut關(guān)鍵字，告訴編譯器這個變量是可以重新賦值的。

// 使用mut關(guān)鍵字聲明變量
    let mut y = 5;
// 編譯器不會報錯
    y = 15;

單從變量賦值這一點，咱們就可以看出Rust的安全性了。增加mut關(guān)鍵字，可以傳達該變量允許被更改的意圖，使得代碼可讀性增強，也容易維護。

0x05 變量遮蔽 （Shadowing）

在Rust中，允許在同一代碼塊中使用let關(guān)鍵字多次聲明同名變量，如果多次聲明同一變量，則后者會覆蓋前者的值，因此前者的值將無法再去訪問，多次覆蓋則以最后一次的值為準——這就是變量遮蔽，有時也叫做變量重定義。

// 變量遮蔽
    let m = 1;
    let m = 2.3;
    let m = "張三";
    let mut m = 4;
    let m = 5;
    dbg!(m);

最后輸出結(jié)果是：

[src\main.rs:37] m = 5

變量遮蔽的實質(zhì)是同let聲明了一個新的變量，但是巧合的是與之前聲明的變量重名了。變量遮蔽有以下幾個特點：

• 它們是完全不相同的變量
• 它們所處的內(nèi)存空間不相同
• 它們的值的類型可以不相同
• 它們的值可以不相同
• 可以作用于不可變變量，也可以作用于可變變量
• 不可以作用于 static變量
• 不可以作用于 const常量

在C，C++，Java等常見的語言中是不存在變量遮蔽的，因此變量遮蔽常用于一些特殊場景，將會在后續(xù)章節(jié)介紹。

0x06 常量（Const）

常量是指綁定到一個標識符且不允許改變的值，其一旦定義后將沒有任何方法能夠改變它。它還有一個非常重要的特點——常量會在編譯時被復(fù)制到使用的地方（類似于C語言的#define）。 當然，這種復(fù)制也會發(fā)生在外部包被編譯的場合。其聲明語法如下：

// 命名規(guī)則：變量名全部大寫
// 多單詞組合使用下劃線分割，如：MIN_VALUE
// 必須指定變量的數(shù)據(jù)類型
// const PI = 3.141592653; [X] 錯誤寫法
const PI : f64 = 3.141592653;

聲明規(guī)則：

• 使用const關(guān)鍵字聲明
• 常量的名稱通常都是全部采用大寫字母，如遇到多單詞組合，則使用下劃線分割，如：MIN_VALUE
• 必須指定變量的數(shù)據(jù)類型（關(guān)于數(shù)據(jù)類型將在下節(jié)介紹）

看到這里，心中是否存在疑問——前面說的不可變變量的值不能被更改，常量的值也不能被更改，那么它們有什么區(qū)別呢？當然上面也提到了部分區(qū)別，下面整理下完整答案。

• 常量必須使用const關(guān)鍵字聲明，且必須注明值的類型，不可變變量使用let關(guān)鍵字聲明。
• 不可變變量可以通過變量遮蔽的方式，讓其值改變。實質(zhì)上是新的變量，只是同名而已。然而常量則沒有變量遮蔽的概念，無法重復(fù)定義。常量一旦定義，就永遠不能變更和重新賦值。
• 可以在任何作用域中聲明常量。在聲明它的作用域中，常量在整個生命周期（關(guān)于生命周期將在后續(xù)章節(jié)介紹）中都是有效的。
• 常量智能被賦值為常量表達式或者數(shù)學(xué)表達式。不能是函數(shù)的返回值，或者是其他在運行時才能確定的值。然而不可變變量則不受限制。

0x07 靜態(tài)變量——又稱全局變量（Static）

靜態(tài)變量和常量很相似，但是在一個程序中，靜態(tài)變量擁有精確固定的內(nèi)存地址，對于靜態(tài)變量的所有引用都指向相同的內(nèi)存地址。靜態(tài)變量也存在生命周期，但是其生命周期在程序中是最長的。靜態(tài)變量不會在程序結(jié)束時調(diào)用drop函數(shù)。官方文檔是這樣說的：

A static item is similar to a constant, except that it represents a precise memory location in the program. All references to the static refer to the same memory location. Static items have the lifetime, which outlives all other lifetimes in a Rust program. Static items do not call drop at the end of the program.

靜態(tài)變量是可以用mut來修飾的，一旦靜態(tài)變量可變，就會出現(xiàn)多線程同時訪問的場景，從而引發(fā)內(nèi)存不安全的問題，因此對于static mut聲明的變量必須在unsafe塊中進行定義（有關(guān)unsafe的內(nèi)容將在后續(xù)章節(jié)介紹）。

靜態(tài)變量和常量的應(yīng)用場景：

• 數(shù)據(jù)占有內(nèi)存比較大的場合，推薦使用靜態(tài)變量。
• 程序需要變量的地址屬性的情況下，推薦使用靜態(tài)變量。
• 變量需要是可變的情況下，推薦使用靜態(tài)變量。
• 其它場景常量優(yōu)于靜態(tài)變量。

fn main (){
    static IP: &str = "111.111.111.111";
    static mut NAME : &str = "zhangsan";

    dbg!(IP);

    unsafe {
        dbg!(NAME);
    }
}

0x08 本節(jié)源碼

005 · StudyRust - 碼云 - 開源中國 (gitee.com)

下節(jié)預(yù)告——了解下Rust的常見基本數(shù)據(jù)類型