文章目录

  • 1. 前言
  • 2. 标量类型（Scalar）
    • 2.1. 整型（Integer）
    • 2.2. Rust 的整数形式
    • 2.3. 奇怪的问题（整数的溢出）
    • 2.4. 浮点类型（Float）
    • 2.5. 布尔类型（Bool）
    • 2.6. 字符类型（Char）
  • 3. 复合类型
    • 3.1. 元组类型（Tuple）
    • 3.2. 数组类型（Array）
    • 3.3. 数组越界访问
  • 4. 基本运算
  • #附录 1：Rust 中的运算符
  • #附录 2： 二进制补码

1. 前言

Rust 中的每个值都具有特定的数据类型，它告诉 Rust 指定了哪种数据，因此编译器知道如何处理这些数据。下面将研究两种数据类型子集：标量 (scalar) 和复合 (compound)。

请记住，Rust 是一种静态类型语言，这将意味着，编译程序时需要让编译器清楚所有变量的类型。而编译器通常也可以根据具体值和代码里如何使用来推测我们声明缺省类型的变量应该使用什么类型。但是当存在多种情况时，则必须在编写过程中注明变量类型，因此注明变量类型将会是一个好习惯。

2. 标量类型（Scalar）

标量 (scalar) 类型只能表示单个值。Rust 中有四种主要的标量类型：整型、浮点型、布尔型、字符型。（这与 C/C++ 的基本类型相同）

2.1. 整型（Integer）

整型则表示一个整数，之前我们已经见过一个整型类型 u32。其中 u 表示该整数是无符号的 (unsigned)。反之有符号的则会以 i 开头。
Rust 中的整数类型：

长度 有符号 无符号
8-bit i8 u8
16-bit i16 u16
32-bit i32 u32
64-bit i64 u64
128-bit i128 u128
arch isize usize

每种整数类型都分为两类，有符号、无符号，其每种整数类型都具有对应的长度，该长度则会限制了这种类型的可表示数值范围。
[注]：计算机中会以二进制补码的形式存储有符号数，后文的附录中将会详细对其解释。

以 8-bit 长度来说明问题：
u8 类型的整数由于其不需要考虑符号位，所有位都用来表示具体值，则其可表示的整数范围：[0, 28 - 1]；

i8 类型的整数由于需要用最高位表示数据的正负性（最高位为 0 表示正数，为 1 表示负数），则其可表示的整数范围：[-(27), 27 - 1]。

依此类推则有：
每个无符号整数可表示的整数范围 [0, 2n - 1]；

每个有符号整数可表示的整数范围 [-(2n-1), 2n-1 - 1]。

Rust 中有这样的整数类型 usize 和 isize，它们的长度取决于当前计算机的体系结构，在表格中用 arch 代替表示，如：当前的系统是 32 位架构，它们的长度则是 32 位；若当前系统是 64 位架构，它们的长度则是 64 位。

[注]：Rust 中使用 i32 作为默认的整数类型。————请记住这一点

2.2. Rust 的整数形式

Rust 中允许使用添加特定的字符来更清晰的描述整数数值。Rust 允许数字类型使用特定字符做后缀来指定类型（如，let num: u8 = 28u8;）。也可以在数字中添加下划线 _，可起到视觉分隔作用，是的数字更易阅读。（如，1_000_000、0xffff_ffff）

整数形式 示例
十进制(Decimal) 27_149
十六进制(Hex) 0xff_ff
八进制(Octal) 0o77
二进制(Binary) 0b1111_0000
字节(Byte 仅 u8类型) b'A' / b'a'

示例源码如下：

fn main() {let dec_num = 27_149;let hex_num = 0xaa_bb;let oct_num = 0o7_666;let bin_num = 0b1_0000;let ch: u8 = b'A';     // 字母 A 的 ASCII 码值为 65println!("The number of decimal: {dec_num}");println!("The number of hex: {hex_num}");println!("The number of octal: {oct_num}");println!("The number of binary: {bin_num}");println!("The character: {ch}");}

运行结果：

imaginemiracle:variables$ cargo runCompiling variables v0.1.0 (/home/imaginemiracle/Miracle/Code/rust_projects/variables)Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.20sRunning `target/debug/variables`
The number of decimal: 27149
The number of hex: 43707
The number of octal: 4022
The number of binary: 16
The character: 65

2.3. 奇怪的问题（整数的溢出）

Boy： 等等，说了这么多就是为了希望我可以正确的为整数赋值是吗？
Girl： 对呀~
Boy： 那万一我记不住，或者我要故意用错会发生什么？
Girl： Enmmm，你想怎么样？
Boy： 呐！我现在是知道了 u8 类型的取值范围是 [0， 28 - 1]，那我非要给他赋值 28，或者更大的数呢？
Girl： 啊，你你你……，我也不知道了，那我们试试吧！

让我们就用下面这小段代码来做个小小的实验。

use std::io;fn main() {let mut number = String::new();io::stdin().read_line(&mut number).expect("Failed to read line.");let number: u8 = number.trim().parse().expect("It's a number.");let test_number: u8 = number + 10;println!("Input num: {}", number);println!("The test num: {}", test_number);
}

练习的过程顺带也回顾一下之前的内容，获取标准输入，并将其转换为整数，再为其加上 10，并打印两个数字。我们先使用常规的 debug 模式来运行。

imaginemiracle:variables$ cargo runFinished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.00sRunning `target/debug/variables`
12
Input num: 12
The test num: 22

OK，看起来没什么问题，让我们试着输入 u8 的最大值 255。

imaginemiracle:variables$ cargo runFinished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.00sRunning `target/debug/variables`
255
thread 'main' panicked at 'attempt to add with overflow', src/main.rs:30:27
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace

哇呜！Rust 慌了，不知道它该干什么了。让我们再尝试使用 release 模式运行。

imaginemiracle:variables$ cargo run --releaseFinished release [optimized] target(s) in 0.00sRunning `target/release/variables`
255
Input num: 255
The test num: 9

咦！这时候会发现 Rust 不慌了，它明白自己在整数溢出的时候该怎么做。

原来 Rust 对于整数的溢出会出现两种处理行为：

Debug模式下：
当 Rust 遇到溢出时会直接报 panic 并终止程序运行。

Release模式下：
当 Rust 遇到溢出时会以 ”回环算法“(wrapping arithmetic) 处理溢出的数据。若数值超过存储范围，则根据整数类型的存储位数，从数值的低位重新计算该数值。
则将从超过得部分回归到最低位，重新开始计算该值。

简单来讲，最终的值 = 原值 % (可存储的最大值 + 1) 或 最终值 = 原值 % ( 2n )。

[注]：% 是求余符号，这里的 n 代表该类型所占位数。

例如：在 u8 类型的情况下，最大值应该为 255。
若赋值为 256，则会变为 256 % (28 - 1 + 1) = 0；
若赋值为 257，则会变为 257 % (28 - 1 + 1) = 1。

2.4. 浮点类型（Float）

与大多数编程语言一样 Rust 也拥有两种不同精度的浮点类型，用来表示单精度浮点类型的 f32，以及用来表示双精度浮点类型的 f64。f32 的数据使用 32 位来表示，f64 的数据使用 64 位来表示。Rust 中的默认浮点类型是 f64，因为现在的 CPU 几乎为 64 的，因此在处理 f64 和 f32 类型的数据时所耗的时间基本相同，但 f64 可表示的精度更高。

[注]：所有的浮点类型都是有符号的。

示例：
创建浮点类型变量。

fn main() {let x = 3.14;   // f64let y: f32 = 3.14;  // f32
}

2.5. 布尔类型（Bool）

和大多数编程语言一样，Rust 中的布尔类型（bool）可能的值有两个：true 和 false。bool 类型数值的内存大小为 1 Byte。

示例：
如何使用 bool 类型变量。

fn main() {let t = true;let f: bool = false; // with explicit type annotation
}

[注]：bool 类型的变量一般主要用于条件控制语句的控制条件。

2.6. 字符类型（Char）

Rust 中的 char 类型是该语言里最基本的字符类型。
示例：

fn main() {let c = 'z';let z: char = 'ℤ'; // with explicit type annotationlet heart_eyed_cat = '												


											

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