【Rust】 1. 变量学习笔记

一、变量声明语法

Rust 要求变量必须先声明后使用，这是其安全性的重要基础。局部变量的声明语法为：

let var: i32 = 1;

由于 Rust 具有强大的类型推导功能，类型标注 :i32 通常可以省略，让编译器自动推断类型。

1. 语法设计优势

Rust 的变量声明语法具有以下优势：

• 语法解析简单：let 关键字开头，类型后置，减少了语法歧义

• 类型推导友好：变量前置、类型后置的设计更适合类型推导(与VB语法相似)

注意：常量和静态变量必须显式声明类型，即使上下文能够推导出类型

2. 模式解构

let 表达式不仅能绑定变量，还能进行复杂解构(与函数式语言相似)：

fn main() {
    let (a, mut b): (bool, bool) = (true, false);
    // a = true, 不可变; b = false, 可变
    println!("a = {:?}, b = {:?}", a, b);
    
    b = true;
    assert_eq!(a, b);
}

三、变量命名规则

Rust 标识符（变量名、函数名等）规则：

• 由数字、字母、下划线组成

• 不能以数字开头

• 区分大小写

特殊用法：以下划线开头的变量可以避免"未使用变量"警告：

fn main() {
    let _x = 5;  // 不会产生警告
    let y = 10;   // 会产生未使用警告
}

四、变量遮蔽（Variable Shadowing）

Rust 允许在同一作用域中声明同名变量：

fn var_masking() {
    let x = "1";
    println!("{}", x);  // 输出: 1
    
    let x = 2;         // 遮蔽前一个x
    println!("{}", x);  // 输出: 2
}

注意：变量遮蔽是安全的，因为它不会产生内存安全问题，只是创建了一个新变量。（与VB语法相似）

五、类型推导

Rust 的类型推导有两种方式：

fn type_derivation() {
    // 1. 通过字面量后缀推导
    let x = 5u8;           // 类型: u8
    
    // 2. 通过默认整数类型推导
    let y = 1;             // 类型: i32
    
    // 3. 通过上下文推导
    let mut vec = Vec::new();  // 类型待定
    vec.push(1);               // 推导出: Vec<i32>
}

六、类型别名

使用 type 关键字创建类型别名：

fn type_alias() {
    type int = i32;      // 创建别名
    let x: int = 1;      // 使用别名
    println!("{}", x);
}

类型别名也支持泛型：

type Double<T> = (T, Vec<T>);
// 使用: Double<i32> 等同于 (i32, Vec<i32>)

七、可变性（Mutability）

1. 默认不可变

Rust 变量默认不可变，这是其安全模型的核心：

fn variable_mut() {
    let i = 123;
    i = 2;  // 编译错误：不能对不可变变量赋值
}

2. 使用 mut 声明可变变量

fn variable_mut() {
    let mut i = 1;  // 声明为可变
    i = 2;            // 现在可以修改
}

如果声明了 mut 但未修改变量，编译器会提示移除不必要的 mut。

八、静态变量

静态变量使用 static 关键字声明，具有全局生命周期：

static GLOBAL: i32 = 0;  // 静态变量声明

静态变量的特点：

• 必须在声明时初始化

• 初始化值必须是编译期常量

• 可变静态变量需要使用 unsafe 块访问

九、常量

常量使用 const 关键字声明：

const PI: f64 = 3.1415;  // 必须显式声明类型

常量命名规范：全部大写，下划线分隔单词（如 MAX_POINTS）

常量 vs 静态变量

特性	常量	静态变量
可变性	永远不可变	可声明为可变
初始化	编译时确定	编译时确定
存储	可能直接嵌入代码	存储在静态数据段
作用域	可限制作用域	全局可见

十、常见错误

1. 未初始化使用变量

fn main() {
    let x: i32;        // 错误：未初始化
    println!("{}", x); // 编译错误
}

2. mut 与 const 冲突

fn const_mut_error() {
    const mut i: i32 = 1;  // 错误：常量不能可变
}

3. 使用下划线忽略未使用变量

fn main() {
    let a = 5;    // 警告：未使用变量
    let _b = 6;   // 无警告：以下划线开头
}

十一、为什么需要手动设置可变性？

Rust 选择默认不可变的设计有多个原因：

1. 安全性：防止意外修改，减少bug

2. 并发友好：不可变数据天然线程安全，无需锁机制

3. 性能优化：编译器可以对不可变数据进行更多优化

4. 明确意图：mut 关键字明确表达了修改意图

这种设计与 Java 等语言的"默认可变，需要时加 final"形成对比，体现了 Rust"安全优先"的设计哲学。

十二、总结

Rust 的变量系统体现了语言的核心理念：

• 安全第一：默认不可变、必须初始化

• 明确表达：显式的可变性声明

• 灵活实用：变量遮蔽、类型推导、模式解构

• 零成本抽象：编译期检查，运行时无额外开销

掌握 Rust 的变量系统是学习这门语言的重要第一步，它为理解所有权、借用等更高级概念奠定了基础。