變量與作用域

變量的聲明與初始化

Rust的基本語法格式如下：

fn main(){let bunnies = 2;
}

語句以分號結尾，用花括號包含語句塊。 Rust的語法其實借鑒了很多其他的語言，比如C語言和Python， 所以變量定義的格式看起來也跟很多我們熟悉的其他語言相似。Rust中，使用let關鍵字聲明一個變量。在上面的例子中， 我們聲明了一個變量bunnies, 并且初始化了它的值為2.

Rust是一種強類型的語言，那么在上面的語句中，哪里標注了這個變量的類型呢？在Rust編程中，如果Rust能準確的識別這個變量的類型，那么我們不需要顯式的標注變量的類型，也不需要像C#那樣標注一個auto表示它的類型是自動識別的。

如果需要顯式的標注一個變量的類型，可以像下面的例子一樣做, 在變量名后加個: ， 后面再寫上變量的類型，如下，i32代表有符號的32位整型。

fn main(){let bunnies: i32 = 2;
}

與python類似，rust也可以在一行語句中定義多個變量。如下例子便可以在一行代碼中為兩個變量初始化：

fn main(){let (bunnies, carrots) = (8, 50);
}

變量不可變

在Rust中，變量默認其實是不可變的，也就是說，一旦對一個變量賦值以后，其值默認是不可被修改的。這一特點與大多數的其他編程語言都不同，其他編程語言的變量默認是隨時可以被重新賦值的。那為什么Rust要將變量設置為默認不可變的呢？這就要提到上一章中我們提到的Rust的三個特性了：

• 內存安全： 如果變量在運行過程中始終不變，這可以避免很多bug的發生，變量不可變這一設計，極大的提高了Rust的內存安全特性。
• 無畏并發： 不變的變量，可以被多個線程在不加鎖的情況下共享，這也使得Rust的并發更安全可靠。
• 高性能： 不變的變量，使得編譯器可以對其進行額外的優化，從而提高了代碼的執行速度，提高了程序運行性能。

但是不得不承認我們在編程中一定會遇到需要修改變量的需求， 如果我們直接修改變量的值，編譯便會報錯，例如下面的代碼：

fn main(){let bunnies: i32 = 2;bunnies = 3;   // Error!
}

如果運行上面的代碼，將會得到下面的報錯，可以看到，報錯中非常明確的指出了代碼的問題所在，并且還指出了修改建議， 在報錯的最上面，給出了錯誤的描述，也就是：不能對不可變變量進行二次賦值。在報錯中，也指出了錯誤所在的位置，第3行第5列。接下來還對整個錯誤的上下文進行了說明，告訴我們在第2行的時候對變量bunnies已經賦值，然后再第3行再次對不可變變量bunnies進行了賦值，因此報錯。接著還提出了修改建議，讓我們在第2行的變量名前面加上mut, 使其成為一個可變變量，也許能修復這個問題。在最后一行，如果上面的提示還不能解決問題，還可以運行rustc --explain e0384來查看錯誤的完整描述。

按照錯誤提示，我們將代碼修改后如下便可以成功運行了：

fn main(){let mut bunnies: i32 = 2;bunnies = 3;   // Error!
}

常量

在Rust中，常量（constant）其實也屬于變量的一種， 相比普通的不可變變量，它更加的不可變。定義一個常量包含以下四個關鍵步驟：

• 以const而不是let聲明；
• 變量名格式為全大寫字母加下劃線分隔；
• 必須聲明變量類型；
• 常量的值必須時編譯時可確定值的表達式；

下面是普通變量和常量聲明的對比：

let wrap_factor = ask_scotty();  // 變量
const WRAP_FACTOR: f64 = 9.9;    // 常量

定義一個常量比變量麻煩很多，那為什么還要用常量呢？

• 常量可以在函數作用域外或者模塊外進行定義，而在任意的地方使用；
• 常量會在編譯時被靜態的寫入可執行文件，使得運行速度很快；
• Rust官方在每個發布版本中都對const類型增加了越來越多的功能和優化，在可以使用const的地方，使用const是一個好的選擇；

作用域

每個變量都有各自的作用域，只有在變量的作用域中，變量才能被使用。代碼的作用域通常是從變量被創建的地方開始，到變量所在的代碼塊結束， 在這個范圍中的子代碼塊中，變量仍然是可以被訪問的。

注： 代碼塊是一組被花括號包含的語句

fn main() {let x = 5;{let y = 99;println!("x = {}, y = {}", x, y);}println!("x = {}, y = {}", x, y); // Error!
}

在上面的代碼中， 變量x在main函數的代碼塊中被定義，其中定義了一個子代碼塊，在子代碼塊中定義了一個變量y, 在子代碼塊中，x 和 y都可以被訪問， 在子代碼塊結束時， y立刻被銷毀（Rust中沒有任何的垃圾回收器，變量總是在離開作用域后被立即銷毀），因此第二個println!語句不能訪問變量y而發生錯誤。

然而我們不用擔心這會在運行時發生bug， 因為這種錯誤會在編譯時就被暴露出來。

變量隱藏

Rust中，也存在變量隱藏的現象

fn main() {let x = 5;{let x = 99;println!("x = {}", x);}println!("x = {}", x); // Error!
}

運行結果應該如下：

x = 99
x = 5

在上述代碼中我們在子代碼塊外部定義了一個變量x并賦值為5, 在子代碼塊中，x的值被覆蓋，為內層代碼塊中的值99。當離開了內層代碼塊后，內層的變量x被銷毀， x的值又變回了外層代碼塊中的5.

再來看一個例子：

fn main() {let mut x = 5; // x is mutablelet x = x;     // x is now immutable
}

這個例子中，第一個x被隱藏了，這其實相當于重新聲明并初始化了x這個變量，在編譯過程中， Rust甚至能識別到這種情形并優化執行的過程，并不會真的先定義一個可變的x, 再用一個新的x去覆蓋它，而是直接定義一個不可變的變量x并為其賦值為5.

再看一個例子：

fn main() {let meme = "More cowbell!";let meme = make_image(meme);
}

在上述代碼中， 變量meme甚至能被改變類型（從字符串變成了圖片）。

變量與內存安全

在Rust中，在使用一個變量前，必須確保這個變量被初始化。

情景A

fn main() {let enigma: i32;println!("{}", enigma);  // Error!
}

可以看到，報錯提示我們，變量雖然被聲明了，但是沒有被初始化。

情景B

fn main() {let enigma: i32;if true{enigma = 42;}println!("{}", enigma);  // Error!
}

即時是在一個恒為真的判斷語句中為變量進行了初始化，編譯器仍會報錯， 因為判斷語句只有在運行時才能被判別最終的結果，因此在編譯時沒辦法確保該變量一定會被初始化。

為了保證變量一定被初始化，可以將上述代碼改為如下：

fn main() {let enigma: i32;if true{enigma = 42;} else {enigma = 7;}println!("{}", enigma);  // Error!
}

如果在C語言中使用了一個未初始化的變量會出現什么現象呢，如下代碼：

include <stdio.h>
int main(){int enigma;printf("%d\n", enigma);
}

這將不會導致編譯報錯，程序可以正常運行，但是會輸出一個不可預測的結果，因為聲明變量后， C語言就會在內存分配一個地址，而這個內存地址中存儲的是什么數據，我們不得而知，它可能是任何東西。

小結

本章介紹了Rust中變量的種類，聲明與賦值方式，以及變量的作用域和隱藏特性。下一章將介紹Rust的函數及模塊系統。