Rust 基础语法

以下是用中文详细讲解 Rust 编程语言的基础语法，涵盖变量、数据类型、控制流、函数、结构体、枚举等核心概念，适合初学者快速入门。内容将简洁明了，配以示例代码，确保易于理解。

1. 变量与常量

Rust 是静态类型语言，变量默认不可变，需使用 mut 关键字声明可变变量。

1.1 变量

不可变变量：使用 let 声明，默认不可变。
可变变量：使用 let mut 声明。
类型推断：Rust 编译器会自动推断变量类型，也可显式指定。

示例：

fn main() {
    let x = 42; // 不可变变量，类型推断为 i32
    let mut y: i32 = 100; // 可变变量，显式指定类型
    // x = 43; // 错误：不可变变量不能重新赋值
    y = 200; // 正确：可变变量可以重新赋值
    println!("x = {}, y = {}", x, y);
}

1.2 常量

使用 const 声明，必须显式指定类型，且值在编译时确定。

示例：

const MAX_VALUE: i32 = 1000;

fn main() {
    println!("最大值: {}", MAX_VALUE);
}

说明：

常量不可变，且不能用 mut。
常量通常用于全局固定值。

1.3 遮蔽（Shadowing）

可以在同一作用域内重新声明同名变量，覆盖之前的定义。

示例：

fn main() {
    let x = 5;
    let x = x + 1; // 遮蔽，x 现在是 6
    {
        let x = x * 2; // 内部作用域，x 现在是 12
        println!("内部 x: {}", x);
    }
    println!("外部 x: {}", x); // 仍然是 6
}

2. 数据类型

Rust 提供标量类型和复合类型，类型安全由编译器严格检查。

2.1 标量类型

整数：i8, i16, i32, i64, i128（有符号），u8, u16, u32, u64, u128（无符号），isize, usize（与系统架构相关）。
浮点数：f32, f64。
布尔值：bool（true 或 false）。
字符：char（Unicode 字符，4 字节）。

示例：

fn main() {
    let int: i32 = -42;
    let uint: u32 = 100;
    let float: f64 = 3.14;
    let boolean: bool = true;
    let character: char = '中';
    println!("整数: {}, 无符号整数: {}, 浮点数: {}, 布尔: {}, 字符: {}", int, uint, float, boolean, character);
}

2.2 复合类型

元组（Tuple）：固定长度，元素类型可不同。
数组：固定长度，元素类型相同。

示例：

fn main() {
    // 元组
    let tup: (i32, f64, char) = (42, 3.14, 'a');
    let (x, y, z) = tup; // 解构
    println!("元组: x = {}, y = {}, z = {}", x, y, z);
    println!("通过索引访问: {}", tup.0); // 访问第一个元素

    // 数组
    let arr: [i32; 3] = [1, 2, 3];
    println!("数组: {:?}", arr); // 使用调试格式输出
    println!("数组第一个元素: {}", arr[0]);
}

说明：

元组用 . 索引（如 tup.0）。
数组索引从 0 开始，越界访问会引发编译期或运行时错误。

3. 函数

Rust 函数使用 fn 关键字定义，参数和返回值需显式声明类型。

示例：

fn main() {
    greet("Alice"); // 调用函数
    let sum = add(5, 10);
    println!("5 + 10 = {}", sum);
}

fn greet(name: &str) { // 无返回值
    println!("你好, {}!", name);
}

fn add(a: i32, b: i32) -> i32 { // 返回 i32 类型
    a + b // 隐式返回（不加分号）
}

说明：

函数参数需指定类型。
返回值类型用 -> 指定。
最后表达式（无分号）作为返回值，return 可用于提前返回。

4. 控制流

Rust 提供分支和循环结构，支持条件判断和迭代。

4.1 条件语句（if）

示例：

fn main() {
    let number = 7;
    if number > 5 {
        println!("大于 5");
    } else if number == 5 {
        println!("等于 5");
    } else {
        println!("小于 5");
    }

    // if 作为表达式
    let condition = true;
    let result = if condition { 10 } else { 20 };
    println!("result = {}", result);
}

说明：

if 条件不需括号，但代码块需用 {}。
if 可用作表达式，返回值类型必须一致。

4.2 循环

Rust 提供三种循环：loop、while 和 for。

示例：

fn main() {
    // loop（无限循环）
    let mut count = 0;
    loop {
        if count >= 3 {
            break; // 退出循环
        }
        println!("loop: {}", count);
        count += 1;
    }

    // while
    let mut number = 3;
    while number > 0 {
        println!("while: {}", number);
        number -= 1;
    }

    // for 循环遍历
    for i in 0..3 { // 0 到 2
        println!("for: {}", i);
    }
}

输出：

loop: 0
loop: 1
loop: 2
while: 3
while: 2
while: 1
for: 0
for: 1
for: 2

说明：

loop 用于无限循环，需用 break 退出。
while 基于条件循环。
for 常用于迭代范围（如 0..3）或集合。

5. 所有权与借用

所有权是 Rust 的核心特性，确保内存安全。

5.1 所有权规则

每个值有且仅有一个所有者。
当所有者超出作用域时，值会被销毁（释放内存）。
值可以转移（move）或借用。

示例：

fn main() {
    let s1 = String::from("hello"); // s1 拥有字符串
    let s2 = s1; // 所有权转移，s1 失效
    // println!("{}", s1); // 错误：s1 已失效
    println!("{}", s2); // 正确
}

5.2 借用

使用 & 创建引用（借用），不转移所有权。
可变借用用 &mut，但同一作用域内只能有一个可变借用。

示例：

fn main() {
    let mut s = String::from("hello");
    let r1 = &s; // 不可变借用
    let r2 = &mut s; // 可变借用
    // println!("{}", r1); // 错误：不可变借用与可变借用不能共存
    r2.push_str(", world");
    println!("{}", r2);
}

说明：

借用规则防止数据竞争，编译器严格检查。
不可变借用（&）允许多个，访问只读。
可变借用（&mut）只能有一个，允许修改。

6. 结构体（Struct）

结构体用于定义自定义数据类型。

示例：

struct User {
    name: String,
    age: u32,
    active: bool,
}

fn main() {
    let mut user = User {
        name: String::from("Alice"),
        age: 25,
        active: true,
    };
    user.age = 26; // 修改字段
    println!("姓名: {}, 年龄: {}, 活跃: {}", user.name, user.age, user.active);

    // 结构体更新语法
    let user2 = User {
        name: String::from("Bob"),
        ..user // 复制 user 的其余字段
    };
    println!("用户2: {}", user2.name);
}

说明：

结构体字段通过 . 访问。
.. 用于复制结构体部分字段。

7. 枚举（Enum）

枚举用于定义一组相关值。

示例：

enum Message {
    Quit,
    Move { x: i32, y: i32 },
    Write(String),
}

fn main() {
    let msg = Message::Write(String::from("hello"));
    match msg {
        Message::Quit => println!("退出"),
        Message::Move { x, y } => println!("移动到 ({}, {})", x, y),
        Message::Write(text) => println!("写入: {}", text),
    }
}

说明：

枚举可以包含不同类型的数据。
使用 match 模式匹配处理枚举值。

8. 错误处理

Rust 使用 Option 和 Result 处理可能失败的操作。

8.1 `Option`

表示值可能存在或不存在。

示例：

fn main() {
    let some_value: Option<i32> = Some(42);
    let none_value: Option<i32> = None;
    match some_value {
        Some(x) => println!("值: {}", x),
        None => println!("无值"),
    }
}

8.2 `Result`

表示操作可能成功或失败。

示例：

use std::fs::File;

fn main() {
    let f = File::open("hello.txt");
    match f {
        Ok(file) => println!("文件打开成功: {:?}", file),
        Err(err) => println!("错误: {}", err),
    }
}

说明：

Option 用于处理可能为空的值。
Result 用于处理可能出错的操作。
? 运算符可简化错误传播。

9. 总结

Rust 基础语法包括：

变量：let、let mut、const，支持遮蔽。
数据类型：标量（整数、浮点、布尔、字符）、复合（元组、数组）。
函数：使用 fn，支持隐式返回值。
控制流：if、loop、while、for，支持表达式。
所有权与借用：确保内存安全的核心机制。
结构体和枚举：定义自定义类型，配合 match 使用。
错误处理：Option 和 Result 提供安全处理机制。

通过以上内容，你可以开始编写简单的 Rust 程序。如果需要更深入的讲解（如模块系统、闭包、trait 等）或具体示例，请告诉我！

1. 变量与常量

1.1 变量

1.2 常量

1.3 遮蔽（Shadowing）

2. 数据类型

2.1 标量类型

2.2 复合类型

3. 函数

4. 控制流

4.1 条件语句（if）

4.2 循环

5. 所有权与借用

5.1 所有权规则

5.2 借用

6. 结构体（Struct）

7. 枚举（Enum）

8. 错误处理

8.1 `Option`

8.2 `Result`

9. 总结

Rust 结构体

Rust 注释

Rust 组织管理

Rust Slice（切片）类型

Cargo 教程

Rust 条件语句

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1. 变量与常量

1.1 变量

1.2 常量

1.3 遮蔽（Shadowing）

2. 数据类型

2.1 标量类型

2.2 复合类型

3. 函数

4. 控制流

4.1 条件语句（if）

4.2 循环

5. 所有权与借用

5.1 所有权规则

5.2 借用

6. 结构体（Struct）

7. 枚举（Enum）

8. 错误处理

8.1 Option

8.2 Result

9. 总结

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8.1 `Option`

8.2 `Result`

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