Rust编程基础与内存管理

# Rust编程基础与内存管理 ## 1. Rust的数据类型 ### 1.1 基本数据类型 #### 1.1.1 浮点型 Rust提供了两种浮点数据类型：`f32`和`f64`，分别为32位和64位，也被称为单精度和双精度值。默认情况下，浮点变量的类型是`f64`。示例代码如下： ```rust fn main() { let x = 5.0; let y: f32 = 5.0; } ``` 在上述示例中，`x`是`f64`类型，`y`是`f32`类型。 #### 1.1.2 布尔型 布尔数据类型存储两个可能的值：`true`和`false`，大小为1字节。通常通过条件表达式使用，使用`bool`关键字声明。示例代码如下： ```rust fn main() { let t = true; let f: bool = false; } ``` #### 1.1.3 字符型 `char`数据类型用于表示单个字符，如字母或数字。Rust中的字符是Unicode标量值，大小为4字节，与C++等语言不同，C++中的字符由1字节表示。字符字面量用单引号括起来。示例代码如下： ```rust fn main() { let c1 = 'a'; let c2 = '5'; let c3 = '\u{263A}'; println!("c1 = {}, c2 = {}, c3 = {}", c1, c2, c3); } ``` 输出结果：`c1 = a, c2 = 5, c3 = ☺`，其中Unicode值`263A`对应笑脸符号`☺`。 ### 1.2 复合数据类型 #### 1.2.1 元组 元组是一种复合数据类型，用于将相关项组合在一起。与数组不同，元组可以包含不同的数据类型。元组存储在固定长度的连续内存段中，使用括号内逗号分隔的值列表创建，采用基于零的索引。示例代码如下： ```rust fn main() { let tup = (10, 'a', 10.5); let first_elem = tup.0; println!("{}", first_elem); } ``` 输出结果：`10`。默认情况下，Rust以默认类型存储元组元素，如需以不同方式存储，需显式注释类型。若要更改元组的值，必须将元组声明为可变的。 #### 1.2.2 数组 数组是具有相同数据类型的元素集合，元素按特定顺序存储在连续的内存段中，长度固定，编译器需要知道要分配多少内存，不能动态调整大小，采用基于零的索引。示例代码如下： ```rust fn main() { let arr = [10, 20, 30]; let num1 = arr[0]; println!("num1 = {}", num1); } ``` 输出结果：`num1 = 10`。如果要修改数组中的值，必须将数组声明为可变的。若声明数组时没有一组值进行初始化，只要指定数据类型，Rust允许声明新变量而不赋值，但在初始化之前读取值是不允许的。示例代码如下： ```rust let arr: [i32; 10]; // 尝试访问未初始化的数组元素会导致编译错误 println!("arr[0] = {}", arr[0]); ``` 输出结果：`error[E0381]: use of possibly-uninitialized variable: `arr``。可以使用重复表达式初始化数组，示例代码如下： ```rust arr = [0; 10]; ``` 如果尝试访问数组超出最后一个元素，会导致编译错误或运行时恐慌，这体现了Rust对内存安全的保障。 ## 2. 代码注释 注释允许在代码中添加额外的解释，使代码更易于理解，编译器会忽略注释。注释分为单行注释和多行注释。单行注释以双斜杠`//`开头，多行注释用`/*`和`*/`括起来。示例代码如下： ```rust // 这是一个单行注释 let x = 10; // 这也是一个单行注释 /* 这是 一个多行 注释 */ ``` ## 3. 函数 函数是将相关代码组织成可重用模块的方式。每个Rust程序至少有一个`main()`函数，作为程序执行的入口点。声明函数使用`fn`关键字，后跟函数名、括号和可选的参数，必须指定每个参数的类型，函数体用花括号括起来。示例代码如下： ```rust fn main() { first_func(); second_func(10, 20); } // first_func: 无参数 fn first_func() { println!("first_func called…"); } // second_func : 两个参数，类型分别为i32和u8 fn second_func(x : i32, y : u8) { println!("second_func called… {}, {}", x, y); } ``` 输出结果： ``` first_func called… second_func called… 10, 20 ``` 函数体由语句和表达式组成。语句执行某些操作但不返回值，以分号结尾；表达式会计算产生一个结果值，不以分号结尾。函数可以返回值，若函数需要返回值，必须在`->`后声明返回值的类型。示例代码如下： ```rust fn main() { let sum = sum(10, 20); println!("Sum of 10 and 20 = {}", sum); } fn sum(a : i32, b : i32) -> i32 { return a + b; } ``` 输出结果：`Sum of 10 and 20 = 30`。也可以使用元组返回多个值，函数甚至可以在没有显式`return`语句的情况下返回值，函数体中的最后一个表达式的结果将被返回。 ## 4. 控制流 ### 4.1 if表达式 用于有条件地执