RUST 语言特性之变量

Posted 2023-02-05 云水木石

在学习一门新的语言中，我写下 2023 年的新目标：学习 RUST 语言。这几天我把 RUST 语法过了一遍。

有了其它编程语言的基础，RUST 语法学起来不难。但 RUST 毕竟是一门全新设计的语言，如果和现有语言完全一样，那就失去了存在的价值。RUST 作为一门年轻的语言，博采众长，在设计上进行了取舍，所以有很多独特之处。今天我就来聊一聊 RUST 语言中的变量。

所有的编程语言都有变量，RUST 语言在设计上独特地方在于：

1. Rust中的变量默认是不可变的。

2. 一个新声明的变量可以覆盖掉旧的同名变量。

如果仅仅是学习语言，这两点特性掌握起来也很简单，在这里我想探讨的是背后的设计理念。

不变量与常量

首先，需要澄清一下，不可变变量并不是常量，RUST 语言提供了常量（关键词 const，这一点和 Java 有所不同）。

在 RUST 中，常量不仅是默认不可变的，它还总是不可变的，而变量虽然默认不可变，但可以添加关键字 mut 使其可变。

常量的值必须在编译器就能确定，所以你无法将一个函数的返回值，或其他需要在运行时计算的值绑定到常量上，这一点其它的编程语言也有这种要求，不可变量的值可以运行时确定。

此外，常量在整个程序运行的过程中都在自己声明的作用域内有效，这使得常量可以被用于在程序的不同代码之间共享值，这个在后面探讨作用域时再进一步分析。

为什么变量默认不可变

变量不可变，在其它语言上也有这样的设计。比如 Java 语言，变量前加上 final 修饰词，在 C++ 中，const 可用来修饰指针变量、函数参数、函数返回值、成员变量、。。。表明这些变量不会被修改。但在这些语言中，变量默认是可以修改，RUST 默认变量不可变，这背后的考量是什么？

我觉得这背后的设计理念就是人总是懒惰的，会倾向于使用更简短的写法。就拿 C++ 语言来说吧，很多时候函数传递指针或引用时，不修改指针或者引用的值，仅仅是为了减少对象拷贝的开销，这个时候应该在前面加上 const 修饰词，但很多程序员不会加。不信你可以看看自己写的 C++ 代码，有没有给不修改成员变量的成员函数加上 const 修饰符。

所以默认不可变的第一个好处，是提高了不可变量的使用频次。let a也能用，let mut a，也能用，那么大部分时候，大家会省去mut。

默认不可变的另一个好处是，简化逻辑。在多线程编程中，最大的麻烦是数据竞争，假如语法层面保证了一个值的不可变，就不需要锁保护（当然这只是一方面）。

变量可以被覆盖（隐藏），这是什么逻辑

看看如下代码，就可以明白什么叫变量覆盖：

let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    let guess: u32 = guess.trim().parse()
        .expect("Please type a number!");

    println!("You guessed: ", guess);

这段代码中，guess 变量先是 String 类型，接着又改变其类型为 u32。这在我所学过的语言中都是不被允许的。这背后的逻辑是什么？

我认为还是为了精简代码。我们是否也经常碰到为了取变量的不同类型值，为变量名取 xxx_str 之类的不同的名字。比如坐标计算中，有的使用浮点型、有的使用整型，为类型转化中间变量取名就很头疼。有了 RUST 这种语言特性，不需要为了一些中间变量取一些特别的名字。

在 C 中，如果我们写了多个循环语句，可能需要使用上 i, j, k 之类的循环变量，在 RUST 语言中一个 i 变量就可以。

当然，变量改变了类型可能会引起程序员的困惑，但由于编译器的强大，如果在代码中使用了错误的变量类型，在编译期间就可以检查出来。而变量类型定义和使用变量的代码离得更近，逻辑上更清晰，更不容易出错。

---

当然，关于 RUST 语言的语法还有很多可以探讨的，但大多数只是和其它语言在定义上有所不同，理念上一致，不需要特别讨论。但 RUST 语言中的所有权是一个非常独特的设计，这个值得重点说一说，下一篇文章中，我将探索 RUST 语言中的 所有权，敬请关注。