Rust语言基础知识详解【三】

接着上一篇的内容，本节主要讲rust中的语句、表达式以及函数相关的知识。

1.语句与表达式

Rust 的函数体是由一系列语句组成，最后由一个表达式来返回值，例如：

fn add_with_extra(x: i32, y: i32) -> i32 {
    let x = x + 1; // 语句
    let y = y + 5; // 语句
    x + y // 表达式
}

语句会执行一些操作但是不会返回一个值，而表达式会在求值后返回一个值，因此在上述函数体的三行代码中，前两行是语句，最后一行是表达式。

对于 Rust 语言而言，这种基于语句（statement）和表达式（expression）的方式是非常重要的，你需要能明确的区分这两个概念，但是对于很多其它语言而言，这两个往往无需区分。基于表达式是函数式语言的重要特征，表达式总要返回值。

其实，在此之前，我们已经多次使用过语句和表达式。

语句

let a = 8;
let b: Vec<f64> = Vec::new();
let (a, c) = ("hi", false);

以上都是语句，它们完成了一个具体的操作，但是并没有返回值，因此是语句。

由于 let 是语句，因此不能将 let 语句赋值给其它值，如下形式是错误的：

let b = (let a = 8);

错误如下:

error: expected expression, found statement (`let`) // 期望表达式，却发现`let`语句
 --> src/main.rs:2:13
  |
2 |     let b = let a = 8;
  |             ^^^^^^^^^
  |
  = note: variable declaration using `let` is a statement `let`是一条语句
​
error[E0658]: `let` expressions in this position are experimental
          // 下面的 `let` 用法目前是试验性的，在稳定版中尚不能使用
 --> src/main.rs:2:13
  |
2 |     let b = let a = 8;
  |             ^^^^^^^^^
  |
  = note: see issue #53667 <https://github.com/rust-lang/rust/issues/53667> for more information
  = help: you can write `matches!(<expr>, <pattern>)` instead of `let <pattern> = <expr>`

以上的错误告诉我们 let 是语句，不是表达式，因此它不返回值，也就不能给其它变量赋值。但是该错误还透漏了一个重要的信息， let 作为表达式已经是试验功能了，也许不久的将来，我们在 stable rust 下可以这样使用。

表达式

表达式会进行求值，然后返回一个值。例如 5 + 6，在求值后，返回值 11，因此它就是一条表达式。

表达式可以成为语句的一部分，例如 let y = 6 中，6 就是一个表达式，它在求值后返回一个值 6（有些反直觉，但是确实是表达式）。

调用一个函数是表达式，因为会返回一个值，调用宏也是表达式，用花括号包裹最终返回一个值的语句块也是表达式，总之，能返回值，它就是表达式:

fn main() {
    let y = {
        let x = 3;
        x + 1
    };
​
    println!("The value of y is: {}", y);
}

上面使用一个语句块表达式将值赋给 y 变量，语句块长这样：

{
    let x = 3;
    x + 1
}

该语句块是表达式的原因是：它的最后一行是表达式，返回了 x + 1 的值，注意 x + 1 不能以分号结尾，否则就会从表达式变成语句， 表达式不能包含分号。这一点非常重要，一旦你在表达式后加上分号，它就会变成一条语句，再也不会返回一个值，请牢记！

最后，表达式如果不返回任何值，会隐式地返回一个 () 。

fn main() {
    assert_eq!(ret_unit_type(), ())
}
​
fn ret_unit_type() {
    let x = 1;
    // if 语句块也是一个表达式，因此可以用于赋值，也可以直接返回
    // 类似三元运算符，在Rust里我们可以这样写
    let y = if x % 2 == 1 {
        "odd"
    } else {
        "even"
    };
    // 或者写成一行
    let z = if x % 2 == 1 { "odd" } else { "even" };
}

2.函数

Rust 的函数我们在之前已经见过不少，跟其他语言几乎没有什么区别。

在函数界，有一个函数只闻其名不闻其声，在程序界只有 hello,world! 可以与之媲美，它就是 add 函数：

fn add(i: i32, j: i32) -> i32 {
   i + j
 }

该函数如此简单，但是又是如此的五脏俱全，声明函数的关键字 fn，函数名 add()，参数 i 和 j，参数类型和返回值类型都是 i32，总之一切那么的普通，但是又那么的自信，直到你看到了下面这张图：

函数要点

• 函数名和变量名使用蛇形命名法(snake case)，例如 fn add_two() -> {}

• 函数的位置可以随便放，Rust 不关心我们在哪里定义了函数，只要有定义即可

• 每个函数参数都需要标注类型

函数参数

Rust 是静态类型语言，因此需要你为每一个函数参数都标识出它的具体类型，例如：

fn main() {
    another_function(5, 6.1);
}
​
fn another_function(x: i32, y: f32) {
    println!("The value of x is: {}", x);
    println!("The value of y is: {}", y);
}

another_function 函数有两个参数，其中 x 是 i32 类型，y 是 f32 类型，然后在该函数内部，打印出这两个值。这里去掉 x 或者 y 的任何一个的类型，都会报错：

fn main() {
    another_function(5, 6.1);
}
​
fn another_function(x: i32, y) {
    println!("The value of x is: {}", x);
    println!("The value of y is: {}", y);
}

函数返回

在 Rust 中函数就是表达式，因此我们可以把函数的返回值直接赋给调用者。

函数的返回值就是函数体最后一条表达式的返回值，当然我们也可以使用 return 提前返回，下面的函数使用最后一条表达式来返回一个值：

fn plus_five(x:i32) -> i32 {
    x + 5
}
​
fn main() {
    let x = plus_five(5);
    println!("The value of x is: {}", x);
}

x + 5 是一条表达式，求值后，返回一个值，因为它是函数的最后一行，因此该表达式的值也是函数的返回值。

再来看两个重点：

1. let x = plus_five(5)，说明我们用一个函数的返回值来初始化 x 变量，因此侧面说明了在 Rust 中函数也是表达式，这种写法等同于 let x = 5 + 5;

2. x + 5 没有分号，因为它是一条表达式。

再来看一段代码，同时使用 return 和表达式作为返回值：

fn plus_or_minus(x:i32) -> i32 {
    if x > 5 {
        return x - 5
    }
    x + 5
}
​
fn main() {
    let x = plus_or_minus(5);
    println!("The value of x is: {}", x);
}

plus_or_minus 函数根据传入 x 的大小来决定是做加法还是减法，若 x > 5 则通过 return 提前返回 x - 5 的值,否则返回 x + 5 的值。

Rust 中的特殊返回类型

无返回值()

例如单元类型 ()，是一个零长度的元组。它没啥作用，但是可以用来表达一个函数没有返回值：

• 函数没有返回值，那么返回一个 ()

• 通过 ; 结尾的语句返回一个 ()

例如下面的 report 函数会隐式返回一个 ()：

use std::fmt::Debug;
fn report<T: Debug>(item: T) {
  println!("{:?}", item);
}

与上面的函数返回值相同，但是下面的函数显式的返回了 ()：

fn clear(text: &mut String) -> () {
  *text = String::from("");
}

在实际编程中，你会经常在错误提示中看到该 () 的身影出没，假如你的函数需要返回一个 u32 值，但是如果你不幸的以 表达式; 的语句形式作为函数的最后一行代码，就会报错：

fn add(x:u32,y:u32) -> u32 {
    x + y;
}

错误如下：

error[E0308]: mismatched types // 类型不匹配
 --> src/main.rs:6:24
  |
6 | fn add(x:u32,y:u32) -> u32 {
  |    ---                 ^^^ expected `u32`, found `()` // 期望返回u32,却返回()
  |    |
  |    implicitly returns `()` as its body has no tail or `return` expression
7 |     x + y;
  |          - help: consider removing this semicolon

只有表达式能返回值，而 ; 结尾的是语句，在 Rust 中，一定要严格区分表达式和语句的区别，这个在其它语言中往往是被忽视的点。

永不返回的发散函数 !

当用 ! 作函数返回类型的时候，表示该函数永不返回( diverge function )，特别的，这种语法往往用做会导致程序崩溃的函数：

fn dead_end() -> ! {
  panic!("你已经到了穷途末路，崩溃吧！");
}

下面的函数创建了一个无限循环，该循环永不跳出，因此函数也永不返回：

fn forever() -> ! {
  loop {
    //...
  };
}