變量與可變性

Rust中變量默認是不可變的，這是 Rust 鼓勵你編寫更安全、易于并發代碼的眾多方式之一。不過，你仍然可以選擇讓變量可變。讓我們來探討 Rust 為什么鼓勵你優先使用不可變性，以及為什么有時你可能需要選擇可變性。

當變量是不可變的時，一旦一個值被綁定到名字上，你就無法更改該值。為說明這一點，請在你的項目目錄下用 cargo new variables 創建一個新項目。

然后，在新建的 variables 目錄下，打開 src/main.rs，并將其代碼替換為以下內容（此代碼暫時無法編譯）：

文件名：src/main.rs

此代碼編譯不通過！

fn main() {let x = 5;println!("The value of x is: {x}");x = 6;println!("The value of x is: {x}");
}

保存并使用 cargo run 運行程序。你會收到關于不可變性錯誤的提示，如下所示：

$ cargo runCompiling variables v0.1.0 (file:///projects/variables)
error[E0384]: cannot assign twice to immutable variable `x`--> src/main.rs:4:5|
2 |     let x = 5;|         - first assignment to `x`
3 |     println!("The value of x is: {x}");
4 |     x = 6;|     ^^^^^ cannot assign twice to immutable variable|
help: consider making this binding mutable|
2 |     let mut x = 5;|         +++

有關此錯誤的更多信息，請嘗試 rustc --explain E0384。
error: could not compile variables (bin “variables”) due to 1 previous error

這個例子展示了編譯器如何幫助你發現程序中的錯誤。

你收到“不能對不可變變量 x 進行二次賦值”的錯誤，是因為你試圖給不可變變量 x 賦第二個值。

當我們試圖更改被指定為不可變的值時，在編譯時報錯是很有價值的，因為不應改變值的變量發生了改變很容易導致 bug。如果代碼的一部分要求某個值永遠不變，而另一部分代碼卻改變了這個值，那么第一部分代碼可能就無法按預期工作。尤其是當第二部分代碼只在某些情況下才改變值時，這種 bug 很難追蹤。Rust 編譯器保證你聲明值不會改變時，它真的不會改變，因此你無需自己跟蹤。這樣你的代碼更易于理解。

但可變性有時非常有用，也能讓代碼更方便編寫。雖然變量默認是不可變的，但我們可以在變量名前加上 mut 使其可變。加上 mut 也向未來的代碼閱讀者傳達了意圖，表明代碼的其他部分會更改該變量的值。

例如，讓我們將 src/main.rs 改為如下內容：

文件名：src/main.rs

fn main() {let mut x = 5;println!("The value of x is: {x}");x = 6;println!("The value of x is: {x}");
}

現在運行程序，輸出如下：

$ cargo runCompiling variables v0.1.0 (file:///projects/variables)Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.30sRunning `target/debug/variables`
The value of x is: 5
The value of x is: 6

使用 mut 后，我們可以將 x 的值從 5 改為 6。最終，是否使用可變性取決于我們實際的需求和應用場景。

常量

與不可變變量類似，常量也是綁定到名字上的值，且不允許更改，但常量和變量之間有一些區別。

首先，常量不能使用 mut。常量不僅默認不可變——它們始終不可變。我們需要用 const 關鍵字聲明常量，而不是 let，并且必須標注值的類型。

常量可以在任何作用域聲明，包括全局作用域，從而可供多個模塊或代碼片使用。

最后一個區別是，常量只能被賦值為常量表達式，而非在運行時計算的值。

下面是一個常量聲明的例子：

const THREE_HOURS_IN_SECONDS: u32 = 60 * 60 * 3;

常量名為 THREE_HOURS_IN_SECONDS，其值為 60（每分鐘的秒數）乘以 60（每小時的分鐘數）再乘以 3（我們想要計算的小時數）。Rust 的常量命名約定是全大寫并用下劃線分隔單詞。編譯器能在編譯時完成有限的運算，這讓我們可以用更易理解的方式寫出這個值，而不是直接寫 10,800。更多關于常量聲明時可用操作的信息，請參閱 Rust Reference 的常量求值部分。

在聲明的作用域內，常量于整個程序運行期間都有效。此屬性使得常量可以作為多處代碼使用的全局范圍的值，例如一個游戲中所有玩家可以獲取的最高分或者光速。

將程序中用到的硬編碼值聲明為常量，能幫助后來的代碼維護人員了解值的意圖。如果將來需要更改硬編碼值，也只需改動一處即可。

遮蔽（Shadowing）

正如你在第 2 章的猜數字游戲教程中看到的，你可以用相同的名字聲明新變量。Rustacean 稱第一個變量被第二個變量“遮蔽”，即編譯器在使用變量名時會看到第二個變量。實際上，第二個變量覆蓋了第一個變量，直到它自己被遮蔽或作用域結束。我們可以通過重復使用 let 關鍵字和相同變量名來遮蔽變量，如下所示：

文件名：src/main.rs

fn main() {let x = 5;let x = x + 1;{let x = x * 2;println!("The value of x in the inner scope is: {x}");}println!("The value of x is: {x}");
}

該程序首先將 x 綁定為 5。然后通過 let x = x + 1; 創建了一個新變量 x，此時 x 的值為 6。接著，在用花括號創建的內部作用域中，第三個 let 語句再次遮蔽 x，創建了一個新變量，其值為前一個值乘以 2，即 12。當該作用域結束后，內部遮蔽結束，x 恢復為 6。運行該程序，輸出如下：

$ cargo runCompiling variables v0.1.0 (file:///projects/variables)Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.31sRunning `target/debug/variables`
The value of x in the inner scope is: 12
The value of x is: 6

遮蔽與將變量標記為 mut 不同，因為如果你試圖在沒有使用 let 關鍵字的情況下重新賦值，會得到編譯時錯誤。通過使用 let，我們可以對值進行多次轉換，但在這些轉換完成后變量仍然是不可變的。

mut 和遮蔽的另一個區別是，使用 let 關鍵字實際上創建了一個新變量，因此我們可以更改值的類型，但仍然復用相同的名字。例如，假設我們的程序讓用戶輸入文本之間要有多少個空格，用戶輸入空格字符后，我們想把這個輸入存儲為數字：

let spaces = "   ";
let spaces = spaces.len();

第一個 spaces 變量是字符串類型，第二個 spaces 變量是數字類型。遮蔽讓我們無需起不同的名字（如 spaces_str 和 spaces_num），而可以復用更簡單的 spaces 名字。但如果我們嘗試用 mut，如下所示，會得到編譯時錯誤：

此代碼無法編譯！

let mut spaces = "   ";
spaces = spaces.len();

錯誤提示我們不能更改變量的類型：

$ cargo runCompiling variables v0.1.0 (file:///projects/variables)
error[E0308]: mismatched types--> src/main.rs:3:14|
2 |     let mut spaces = "   ";|                      ----- expected due to this value
3 |     spaces = spaces.len();|              ^^^^^^^^^^^^ expected `&str`, found `usize`

有關此錯誤的更多信息，請嘗試 rustc --explain E0308。
error: could not compile variables (bin “variables”) due to 1 previous error

整體代碼示例如下：

fn main() {// 變量可變性  let mut x = 5;println!("The value of x is: {x}");x = 6;println!("The value of x is: {x}");// 常量const MAX_POINTS: u32 = 100_000;println!("The maximum points is: {MAX_POINTS}");// 變量遮蔽let x = 5;let x = x + 1;{let x = x * 2;println!("The value of x in the inner scope is: {x}");}println!("The value of x in the outer scope is: {x}");
}

運行結果如下

The value of x is: 5
The value of x is: 6
The maximum points is: 100000
The value of x in the inner scope is: 12
The value of x in the outer scope is: 6

現在我們已經了解了變量的工作方式，接下來讓我們看看它們可以擁有的數據類型。