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Learning Rust Lang
Leetcode.com
Rust
take(), swap()和 mem 里
refcell rc 这几个智能指针，以及 borrowchecker 两大原则
match range rev
1 入门指南
首先 Rust 的缩进风格使用 4 个空格，而不是 1 个制表符（tab）。
第二，println! 调用了一个 Rust 宏（macro）。如果是调用函数，则应输入 println（没有!）。
1.3 Hello, Cargo!
cargo new {工程名}
Cargo.toml 的内容
这个文件使用 TOML (Tom's Obvious, Minimal Language) 格式，这是 Cargo 配置文件的格式。
最后一行，[dependencies]，是罗列项目依赖的片段的开始。在 Rust 中，代码包被称为 crates。这个项目并不需要其他的 crate，不过在第二章的第一个项目会用到依赖，那时会用得上这个片段。
rustup update
cargo build
我们刚刚使用 cargo build 构建了项目，并使用 ./target/debug/hello_cargo 运行了程序
也可以使用 cargo run 在一个命令中同时编译并运行生成的可执行文件：
Cargo 还提供了一个叫 cargo check 的命令。该命令快速检查代码确保其可以编译，但并不产生可执行文件：
当项目最终准备好发布时，可以使用 cargo build --release 来优化编译项目。这会在 target/release 而不是 target/debug 下生成可执行文件。这些优化可以让 Rust 代码运行的更快，不过启用这些优化也需要消耗更长的编译时间。这也就是为什么会有两种不同的配置：一种是为了开发，你需要经常快速重新构建；另一种是为用户构建最终程序，它们不会经常重新构建，并且希望程序运行得越快越好。如果你在测试代码的运行时间，请确保运行 cargo build --release 并使用 target/release 下的可执行文件进行测试。
2 猜猜看游戏教程
3 常见编程概念
3.1 变量和可变性
声明常量使用 const 关键字
声明变量使用 let 关键字
通过 mut，允许把绑定到 x 的值从 5 改成 6。在一些情况下，你会想用可变变量，因为与只用不可变变量相比，它会让代码更容易编写。
除了防止出现 bug 外，还有很多地方需要权衡取舍。例如，使用大型数据结构时，适当地使用可变变量，可能比复制和返回新分配的实例更快。对于较小的数据结构，总是创建新实例，采用更偏向函数式的编程风格，可能会使代码更易理解，为可读性而牺牲性能或许是值得的。
Rust 常量的命名规范是使用下划线分隔的大写字母单词，并且可以在数字字面值中插入下划线来提升可读性）：
const MAX_POINTS: u32 = 100_000;在声明它的作用域之中，常量在整个程序生命周期中都有效，这使得常量可以作为多处代码使用的全局范围的值
定义一个与之前变量同名的新变量，而新变量会 隐藏 之前的变量。
隐藏与将变量标记为 mut 是有区别的。当不小心尝试对变量重新赋值时，如果没有使用 let 关键字，就会导致编译时错误。通过使用 let，我们可以用这个值进行一些计算，不过计算完之后变量仍然是不变的。
mut 与隐藏的另一个区别是，当再次使用 let 时，实际上创建了一个新变量，我们可以改变值的类型，但复用这个名字。例如，假设程序请求用户输入空格字符来说明希望在文本之间显示多少个空格，然而我们真正需要的是将输入存储成数字（多少个空格）：
let spaces = " ";
let spaces = spaces.len();这里允许第一个 spaces 变量是字符串类型，而第二个 spaces 变量，它是一个恰巧与第一个变量同名的崭新变量，是数字类型。隐藏使我们不必使用不同的名字，如 spaces_str 和 spaces_num；相反，我们可以复用 spaces 这个更简单的名字。然而，如果尝试使用 mut，将会得到一个编译时错误，如下所示：
let mut spaces = " ";
spaces = spaces.len();这个错误说明，我们不能改变变量的类型：
记住，Rust 是 静态类型（statically typed）语言，也就是说在编译时就必须知道所有变量的类型。根据值及其使用方式，编译器通常可以推断出我们想要用的类型。当多种类型均有可能时，比如第二章的 “比较猜测的数字和秘密数字” 使用 parse 将 String 转换为数字时，必须增加类型注解，像这样：
let guess: u32 = "42".parse().expect("Not a number!");这里 : u32 就是类型注解
3.2 数据类型
标量（scalar）类型代表一个单独的值。Rust 有四种基本的标量类型：整型、浮点型、布尔类型和字符类型。你可能在其他语言中见过它们。让我们深入了解它们在 Rust 中是如何工作的。
整数 是一个没有小数部分的数字。我们在第二章使用过 u32 整数类型。该类型声明表明，它关联的值应该是一个占据 32 比特位的无符号整数（有符号整数类型以 i 开头而不是 u）。表格 3-1 展示了 Rust 内建的整数类型。在有符号列和无符号列中的每一个变体（例如，i16）都可以用来声明整数值的类型。
表格 3-1: Rust 中的整型
| 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 |
每一个变体都可以是有符号或无符号的
另外，isize 和 usize 类型依赖运行程序的计算机架构：64 位架构上它们是 64 位的， 32 位架构上它们是 32 位的。
可以使用表格 3-2 中的任何一种形式编写数字字面值。注意除 byte 以外的所有数字字面值允许使用类型后缀，例如 57u8，同时也允许使用 _ 做为分隔符以方便读数，例如1_000。
表格 3-2: Rust 中的整型字面值
| 数字字面值 | 例子 |
|---|---|
| Decimal (十进制) | 98_222 |
| Hex (十六进制) | 0xff |
| Octal (八进制) | 0o77 |
| Binary (二进制) | 0b1111_0000 |
Byte (单字节字符)(仅限于u8) |
b'A' |
Rust 的默认类型通常就很好，数字类型默认是 i32：它通常是最快的，甚至在 64 位系统上也是。isize 或 usize 主要作为某些集合的索引。
Rust 也有两个原生的 浮点数（floating-point numbers）类型，它们是带小数点的数字。Rust 的浮点数类型是 f32 和 f64，分别占 32 位和 64 位。默认类型是 f64，因为在现代 CPU 中，它与 f32 速度几乎一样，不过精度更高。
这是一个展示浮点数的实例：
文件名: src/main.rs
fn main() {
let x = 2.0; // f64
let y: f32 = 3.0; // f32
}浮点数采用 IEEE-754 标准表示。f32 是单精度浮点数，f64 是双精度浮点数。
Rust 中的所有数字类型都支持基本数学运算：加法、减法、乘法、除法和取余。下面的代码展示了如何在 let 语句中使用它们：
fn main() {
// 加法
let sum = 5 + 10;
// 减法
let difference = 95.5 - 4.3;
// 乘法
let product = 4 * 30;
// 除法
let quotient = 56.7 / 32.2;
// 取余
let remainder = 43 % 5;
}这些语句中的每个表达式使用了一个数学运算符并计算出了一个值，然后绑定给一个变量。附录 B 包含 Rust 提供的所有运算符的列表。
正如其他大部分编程语言一样，Rust 中的布尔类型有两个可能的值：true 和 false。Rust 中的布尔类型使用 bool 表示。例如：
fn main() {
let t = true;
let f: bool = false; // 显式指定类型注解
}使用布尔值的主要场景是条件表达式，例如 if 表达式。在 “控制流”（“Control Flow”） 部分将介绍 if 表达式在 Rust 中如何工作。
目前为止只使用到了数字，不过 Rust 也支持字母。Rust 的 char 类型是语言中最原生的字母类型，如下代码展示了如何使用它。（注意 char 由单引号指定，不同于字符串使用双引号。）
fn main() {
let c = 'z';
let z = 'ℤ';
let heart_eyed_cat = '😻';
}Rust 的 char 类型的大小为四个字节(four bytes)，并代表了一个 Unicode 标量值（Unicode Scalar Value），这意味着它可以比 ASCII 表示更多内容。在 Rust 中，拼音字母（Accented letters），中文、日文、韩文等字符，emoji（绘文字）以及零长度的空白字符都是有效的 char 值。Unicode 标量值包含从 U+0000 到 U+D7FF 和 U+E000 到 U+10FFFF 在内的值。不过，“字符” 并不是一个 Unicode 中的概念，所以人直觉上的 “字符” 可能与 Rust 中的 char 并不符合。第八章的 “使用字符串存储 UTF-8 编码的文本” 中将详细讨论这个主题。
复合类型（Compound types）可以将多个值组合成一个类型。Rust 有两个原生的复合类型：元组（tuple）和数组（array）。
元组类型 tuple
元组是一个将多个其他类型的值组合进一个复合类型的主要方式。元组长度固定：一旦声明，其长度不会增大或缩小。
我们使用包含在圆括号中的逗号分隔的值列表来创建一个元组。元组中的每一个位置都有一个类型，而且这些不同值的类型也不必是相同的。这个例子中使用了可选的类型注解：
fn main() {
let tup: (i32, f64, u8) = (500, 6.4, 1);
}tup 变量绑定到整个元组上，因为元组是一个单独的复合元素。为了从元组中获取单个值，可以使用模式匹配（pattern matching）来解构（destructure）元组值，像这样：
fn main() {
let tup = (500, 6.4, 1);
let (x, y, z) = tup;
println!("The value of y is: {}", y);
}程序首先创建了一个元组并绑定到 tup 变量上。接着使用了 let 和一个模式将 tup 分成了三个不同的变量，x、y 和 z。这叫做 解构（destructuring），因为它将一个元组拆成了三个部分。最后，程序打印出了 y 的值，也就是 6.4。
除了使用模式匹配解构外，也可以使用点号（.）后跟值的索引来直接访问它们。例如：
文件名: src/main.rs
fn main() {
let x: (i32, f64, u8) = (500, 6.4, 1);
let five_hundred = x.0;
let six_point_four = x.1;
let one = x.2;
}这个程序创建了一个元组，x，并接着使用索引为每个元素创建新变量。跟大多数编程语言一样，元组的第一个索引值是 0。
数组类型 array
另一个包含多个值的方式是 数组（array）。与元组不同，数组中的每个元素的类型必须相同。Rust 中的数组与一些其他语言中的数组不同，因为 Rust 中的数组是固定长度的：一旦声明，它们的长度不能增长或缩小。
数组并不如 vector 类型灵活。vector 类型是标准库提供的一个 允许 增长和缩小长度的类似数组的集合类型。当不确定是应该使用数组还是 vector 的时候，你可能应该使用 vector。第八章会详细讨论 vector。
一个你可能想要使用数组而不是 vector 的例子是，当程序需要知道一年中月份的名字时。程序不大可能会去增加或减少月份。这时你可以使用数组，因为我们知道它总是包含 12 个元素：
let months = ["January", "February", "March", "April", "May", "June", "July",
"August", "September", "October", "November", "December"];可以像这样编写数组的类型：在方括号中包含每个元素的类型，后跟分号，再后跟数组元素的数量。
let a: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5];这里，i32 是每个元素的类型。分号之后，数字 5 表明该数组包含五个元素。
这样编写数组的类型类似于另一个初始化数组的语法：如果你希望创建一个每个元素都相同的数组，可以在中括号内指定其初始值，后跟分号，再后跟数组的长度，如下所示：
let a = [3; 5];
// 3 3 3 3 3 数组是一整块分配在栈上的内存。可以使用索引来访问数组的元素，像这样：
let a = [1, 2, 3, 4, 5];
let first = a[0];
let second = a[1];3.3 函数
Rust 代码中的函数和变量名使用 snake case 规范风格。在 snake case 中，所有字母都是小写并使用下划线分隔单词。这是一个包含函数定义示例的程序：
fn main() {
println!("Hello, world!");
another_function();
}
fn another_function() {
println!("Another function.");
}Rust 中的函数定义以 fn 开始并在函数名后跟一对圆括号。大括号告诉编译器哪里是函数体的开始和结尾。
可以使用函数名后跟圆括号来调用我们定义过的任意函数。因为程序中已定义 another_function 函数，所以可以在 main 函数中调用它。注意，源码中 another_function 定义在 main 函数 之后；也可以定义在之前。Rust 不关心函数定义于何处，只要定义了就行。
函数也可以被定义为拥有 参数（parameters），参数是特殊变量，是函数签名的一部分。当函数拥有参数（形参）时，可以为这些参数提供具体的值（实参）。技术上讲，这些具体值被称为参数（arguments），但是在日常交流中，人们倾向于不区分使用 parameter 和 argument 来表示函数定义中的变量或调用函数时传入的具体值。
下面被重写的 another_function 版本展示了 Rust 中参数是什么样的：
在函数签名中，必须 声明每个参数的类型。这是 Rust 设计中一个经过慎重考虑的决定：要求在函数定义中提供类型注解，意味着编译器不需要你在代码的其他地方注明类型来指出你的意图。
当一个函数有多个参数时，使用逗号分隔，像这样：
fn main() {
another_function(5, 6);
}
fn another_function(x: i32, y: i32) {
println!("The value of x is: {}", x);
println!("The value of y is: {}", y);
}这个例子创建了有两个参数的函数，都是 i32 类型。
函数体由一系列的语句和一个可选的结尾表达式构成。目前为止，我们只介绍了没有结尾表达式的函数，不过你已经见过作为语句一部分的表达式。因为 Rust 是一门基于表达式（expression-based）的语言，这是一个需要理解的（不同于其他语言）重要区别。其他语言并没有这样的区别，所以让我们看看语句与表达式有什么区别以及这些区别是如何影响函数体的。
实际上，我们已经使用过语句和表达式。语句（Statements）是执行一些操作但不返回值的指令。表达式（Expressions）计算并产生一个值。让我们看一些例子：
使用 let 关键字创建变量并绑定一个值是一个语句。在列表 3-1 中，let y = 6; 是一个语句。
fn main() {
let y = 6;
}列表 3-1：包含一个语句的 main 函数定义
函数定义也是语句，上面整个例子本身就是一个语句。
语句不返回值。因此，不能把 let 语句赋值给另一个变量，比如下面的例子尝试做的，会产生一个错误：
fn main() {
let x = (let y = 6);
}当运行这个程序时，会得到错误：
let y = 6 语句并不返回值，所以没有可以绑定到 x 上的值。这与其他语言不同，例如 C 和 Ruby，它们的赋值语句会返回所赋的值。在这些语言中，可以这么写 x = y = 6，这样 x 和 y 的值都是 6；Rust 中不能这样写。
表达式会计算出一些值，并且你将编写的大部分 Rust 代码是由表达式组成的。考虑一个简单的数学运算，比如 5 + 6，这是一个表达式并计算出值 11。表达式可以是语句的一部分：在示例 3-1 中，语句 let y = 6; 中的 6 是一个表达式，它计算出的值是 6。函数调用是一个表达式。宏调用是一个表达式。我们用来创建新作用域的大括号（代码块），{}，也是一个表达式，例如：
fn main() {
let x = 5;
let y = {
let x = 3;
x + 1
};
println!("The value of y is: {}", y);
}这个表达式：
{
let x = 3;
x + 1
}是一个代码块，它的值是 4。这个值作为 let 语句的一部分被绑定到 y 上。注意结尾没有分号的那一行 x+1，与你见过的大部分代码行不同。表达式的结尾没有分号。如果在表达式的结尾加上分号，它就变成了语句，而语句不会返回值。在接下来探索具有返回值的函数和表达式时要谨记这一点。
函数可以向调用它的代码返回值。我们并不对返回值命名，但要在箭头（->）后声明它的类型。在 Rust 中，函数的返回值等同于函数体最后一个表达式的值。使用 return 关键字和指定值，可从函数中提前返回；但大部分函数隐式的返回最后的表达式。这是一个有返回值的函数的例子：
fn five() -> i32 {
5
}
fn main() {
let x = five();
println!("The value of x is: {}", x);
}在 five 函数中没有函数调用、宏、甚至没有 let 语句——只有数字 5。这在 Rust 中是一个完全有效的函数。注意，也指定了函数返回值的类型，就是 -> i32。尝试运行代码；输出应该看起来像这样：
The value of x is: 5
five 函数的返回值是 5，所以返回值类型是 i32。让我们仔细检查一下这段代码。有两个重要的部分：首先，let x = five(); 这一行表明我们使用函数的返回值初始化一个变量。因为 five 函数返回 5，这一行与如下代码相同：
let x = 5;其次，five 函数没有参数并定义了返回值类型，不过函数体只有单单一个 5 也没有分号，因为这是一个表达式，我们想要返回它的值。
让我们看看另一个例子：
fn main() {
let x = plus_one(5);
println!("The value of x is: {}", x);
}
fn plus_one(x: i32) -> i32 {
x + 1
}运行代码会打印出 The value of x is: 6。但如果在包含 x + 1 的行尾加上一个分号，把它从表达式变成语句，我们将看到一个错误。
fn plus_one(x: i32) -> i32 {
x + 1;
}主要的错误信息，“mismatched types”（类型不匹配），揭示了代码的核心问题。函数 plus_one 的定义说明它要返回一个 i32 类型的值，不过语句并不会返回值，使用空元组 () 表示不返回值。因为不返回值与函数定义相矛盾，从而出现一个错误。在输出中，Rust 提供了一条信息，可能有助于纠正这个错误：它建议删除分号，这会修复这个错误。
3.4 注释
这是一个简单的注释：
// hello, world在 Rust 中，注释必须以两道斜杠开始，并持续到本行的结尾。对于超过一行的注释，需要在每一行前都加上 //，像这样：
不过你更经常看到的是以这种格式使用它们，也就是位于它所解释的代码行的上面一行：
fn main() {
// I’m feeling lucky today
let lucky_number = 7;
}Rust 还有另一种注释，称为文档注释，我们将在 14 章的 “将 crate 发布到 Crates.io” 部分讨论它。
3.5 控制流
if 表达式允许根据条件执行不同的代码分支。
fn main() {
let number = 3;
if number < 5 {
println!("condition was true");
} else {
println!("condition was false");
}
}所有的 if 表达式都以 if 关键字开头，其后跟一个条件。在条件为真时希望执行的代码块位于紧跟条件之后的大括号中。if 表达式中与条件关联的代码块有时被叫做 arms。
也可以包含一个可选的 else 表达式来提供一个在条件为假时应当执行的代码块，这里我们就这么做了。如果不提供 else 表达式并且条件为假时，程序会直接忽略 if 代码块并继续执行下面的代码。
尝试运行代码，应该能看到如下输出：
condition was true
另外值得注意的是代码中的条件 必须 是 bool 值。如果条件不是 bool 值，我们将得到一个错误。例如，尝试运行以下代码：
fn main() {
let number = 3;
if number {
println!("number was three");
}
}这里 if 条件的值是 3，Rust 抛出了一个错误：
error[E0308]: mismatched types
--> src/main.rs:4:8
|
4 | if number {
| ^^^^^^ expected bool, found integer
|
= note: expected type `bool`
found type `{integer}`
这个错误表明 Rust 期望一个 bool 却得到了一个整数。不像 Ruby 或 JavaScript 这样的语言，Rust 并不会尝试自动地将非布尔值转换为布尔值。必须总是显式地使用布尔值作为 if 的条件。例如，如果想要 if 代码块只在一个数字不等于 0 时执行，可以把 if 表达式修改成下面这样 if number != 0 。
运行代码会打印出 number was something other than zero。
可以将 else if 表达式与 if 和 else 组合来实现多重条件。例如：
fn main() {
let number = 6;
if number % 4 == 0 {
println!("number is divisible by 4");
} else if number % 3 == 0 {
println!("number is divisible by 3");
} else if number % 2 == 0 {
println!("number is divisible by 2");
} else {
println!("number is not divisible by 4, 3, or 2");
}
}这个程序有四个可能的执行路径。运行后应该能看到如下输出：
number is divisible by 3
当执行这个程序时，它按顺序检查每个 if 表达式并执行第一个条件为真的代码块。Rust 只会执行第一个条件为真的代码块，并且一旦它找到一个以后，甚至都不会检查剩下的条件了。
使用过多的 else if 表达式会使代码显得杂乱无章，所以如果有多于一个 else if 表达式，最好重构代码。为此，第六章会介绍一个强大的 Rust 分支结构（branching construct），叫做 match。
因为 if 是一个表达式，我们可以在 let 语句的右侧使用它，例如在示例 3-2 中：
// 示例 3-2：将 `if` 表达式的返回值赋给一个变量
fn main() {
let condition = true;
let number = if condition {
5
} else {
6
};
println!("The value of number is: {}", number);
}number 变量将会绑定到表示 if 表达式结果的值上。
代码块的值是其最后一个表达式的值，而数字本身就是一个表达式。在这个例子中，整个 if 表达式的值取决于哪个代码块被执行。这意味着 if 的每个分支的可能的返回值都必须是相同类型；在示例 3-2 中，if 分支和 else 分支的结果都是 i32 整型。如果它们的类型不匹配，如下面这个例子，则会出现一个错误：
fn main() {
let condition = true;
let number = if condition {
5
} else {
"six"
};
println!("The value of number is: {}", number);
}当编译这段代码时，会得到一个错误。if 和 else 分支的值类型是不相容的，同时 Rust 也准确地指出在程序中的何处发现的这个问题：
error[E0308]: if and else have incompatible types
--> src/main.rs:4:18
|
4 | let number = if condition {
| __________________^
5 | | 5
6 | | } else {
7 | | "six"
8 | | };
| |_____^ expected integer, found &str
|
= note: expected type `{integer}`
found type `&str`
if 代码块中的表达式返回一个整数，而 else 代码块中的表达式返回一个字符串。这不可行，因为变量必须只有一个类型。Rust 需要在编译时就确切的知道 number 变量的类型，这样它就可以在编译时验证在每处使用的 number 变量的类型是有效的。Rust 并不能够在 number 的类型只能在运行时确定的情况下工作；这样会使编译器变得更复杂而且只能为代码提供更少的保障，因为它不得不记录所有变量的多种可能的类型。
多次执行同一段代码是很常用的，Rust 为此提供了多种 循环（loops）。一个循环执行循环体中的代码直到结尾并紧接着回到开头继续执行。为了实验一下循环，让我们新建一个叫做 loops 的项目。
Rust 有三种循环：loop、while 和 for。我们每一个都试试。
loop 关键字告诉 Rust 一遍又一遍地执行一段代码直到你明确要求停止。
fn main() {
loop {
println!("again!");
}
}当运行这个程序时，我们会看到连续的反复打印 again!，直到我们手动停止程序。大部分终端都支持一个快捷键，ctrl-c，来终止一个陷入无限循环的程序。尝试一下：
$ cargo run
Compiling loops v0.1.0 (file:///projects/loops)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.29 secs
Running `target/debug/loops`
again!
again!
again!
again!
^Cagain!
符号 ^C 代表你在这按下了ctrl-c。在 ^C 之后你可能看到也可能看不到 again! ，这取决于在接收到终止信号时代码执行到了循环的何处。
幸运的是，Rust 提供了另一种更可靠的退出循环的方式。可以使用 break 关键字来告诉程序何时停止循环。回忆一下在第二章猜猜看游戏的 “猜测正确后退出” 部分使用过它来在用户猜对数字赢得游戏后退出程序。
loop 的一个用例是重试可能会失败的操作，比如检查线程是否完成了任务。然而你可能会需要将操作的结果传递给其它的代码。如果将返回值加入你用来停止循环的 break 表达式，它会被停止的循环返回：
fn main() {
let mut counter = 0;
let result = loop {
counter += 1;
if counter == 10 {
break counter * 2;
}
};
println!("The result is {}", result);
// The result is 20
}在循环之前，我们声明了一个名为 counter 的变量并初始化为 0。接着声明了一个名为 result 来存放循环的返回值。在循环的每一次迭代中，我们将 counter 变量加 1，接着检查计数是否等于 10。当相等时，使用 break 关键字返回值 counter * 2。循环之后，我们通过分号结束赋值给 result 的语句。最后打印出 result 的值，也就是 20。
在程序中计算循环的条件也很常见。当条件为真，执行循环。当条件不再为真，调用 break 停止循环。这个循环类型可以通过组合 loop、if、else 和 break 来实现；如果你喜欢的话，现在就可以在程序中试试。
然而，这个模式太常用了，Rust 为此内置了一个语言结构，它被称为 while 循环。示例 3-3 使用了 while：程序循环三次，每次数字都减一。接着，在循环结束后，打印出另一个信息并退出。
// 示例 3-3: 当条件为真时，使用 `while` 循环运行代码
fn main() {
let mut number = 3;
while number != 0 {
println!("{}!", number);
number = number - 1;
}
println!("LIFTOFF!!!");
}这种结构消除了很多使用 loop、if、else 和 break 时所必须的嵌套，这样更加清晰。当条件为真就执行，否则退出循环。
可以使用 while 结构来遍历集合中的元素，比如数组。例如，看看示例 3-4。
// 示例 3-4：使用 `while` 循环遍历集合中的元素
fn main() {
let a = [10, 20, 30, 40, 50];
let mut index = 0;
while index < 5 {
println!("the value is: {}", a[index]);
index = index + 1;
}
}这里，代码对数组中的元素进行计数。它从索引 0 开始，并接着循环直到遇到数组的最后一个索引（这时，index < 5 不再为真）。运行这段代码会打印出数组中的每一个元素：
the value is: 10
the value is: 20
the value is: 30
the value is: 40
the value is: 50
数组中的所有五个元素都如期被打印出来。
但这个过程很容易出错；如果索引长度不正确会导致程序 panic。这也使程序更慢，因为编译器增加了运行时代码来对每次循环的每个元素进行条件检查。
作为更简洁的替代方案，可以使用 for 循环来对一个集合的每个元素执行一些代码。for 循环看起来如示例 3-5 所示：
// 示例 3-5：使用 `for` 循环遍历集合中的元素
fn main() {
let a = [10, 20, 30, 40, 50];
for element in a.iter() {
println!("the value is: {}", element);
}
}the value is: 10
the value is: 20
the value is: 30
the value is: 40
the value is: 50当运行这段代码时，将看到与示例 3-4 一样的输出。更为重要的是，我们增强了代码安全性，并消除了可能由于超出数组的结尾或遍历长度不够而缺少一些元素而导致的 bug。
例如，在示例 3-4 的代码中，如果从数组 a 中移除一个元素但忘记将条件更新为 while index < 4，代码将会 panic。使用 for 循环的话，就不需要惦记着在改变数组元素个数时修改其他的代码了。
for 循环的安全性和简洁性使得它成为 Rust 中使用最多的循环结构。即使是在想要循环执行代码特定次数时，例如示例 3-3 中使用 while 循环的倒计时例子，大部分 Rustacean 也会使用 for 循环。这么做的方式是使用 Range，它是标准库提供的类型，用来生成从一个数字开始到另一个数字之前结束的所有数字的序列。
下面是一个使用 for 循环来倒计时的例子，它还使用了一个我们还未讲到的方法，rev，用来反转 range：
fn main() {
for number in (1..4).rev() {
println!("{}!", number);
}
println!("LIFTOFF!!!");
}3!
2!
1!
LIFTOFF!!!
这段代码看起来更帅气不是吗？
4 认识所有权
所有权（系统）是 Rust 最为与众不同的特性，它让 Rust 无需垃圾回收（garbage collector）即可保障内存安全。因此，理解 Rust 中所有权如何工作是十分重要的。本章，我们将讲到所有权以及相关功能：借用、slice 以及 Rust 如何在内存中布局数据。
4.1 什么是所有权？
Rust 的核心功能（之一）是 所有权（ownership）。虽然该功能很容易解释，但它对语言的其他部分有着深刻的影响。
所有运行的程序都必须管理其使用计算机内存的方式。一些语言中具有垃圾回收机制，在程序运行时不断地寻找不再使用的内存；在另一些语言中，程序员必须亲自分配和释放内存。Rust 则选择了第三种方式：通过所有权系统管理内存，编译器在编译时会根据一系列的规则进行检查。在运行时，所有权系统的任何功能都不会减慢程序。
在很多语言中，你并不需要经常考虑到栈与堆。不过在像 Rust 这样的系统编程语言中，值是位于栈上还是堆上在更大程度上影响了语言的行为以及为何必须做出这样的抉择。我们会在本章的稍后部分描述所有权与栈和堆相关的内容，所以这里只是一个用来预热的简要解释。
栈和堆都是代码在运行时可供使用的内存，但是它们的结构不同。栈以放入值的顺序存储值并以相反顺序取出值。这也被称作 后进先出（last in, first out）。增加数据叫做 进栈（pushing onto the stack），而移出数据叫做 出栈（popping off the stack）。
栈中的所有数据都必须占用已知且固定的大小。在编译时大小未知或大小可能变化的数据，要改为存储在堆上。堆是缺乏组织的：当向堆放入数据时，你要请求一定大小的空间。操作系统在堆的某处找到一块足够大的空位，把它标记为已使用，并返回一个表示该位置地址的 指针（pointer）。这个过程称作 在堆上分配内存（allocating on the heap），有时简称为 “分配”（allocating）。将数据推入栈中并不被认为是分配。因为指针的大小是已知并且固定的，你可以将指针存储在栈上，不过当需要实际数据时，必须访问指针。
入栈比在堆上分配内存要快，因为（入栈时）操作系统无需为存储新数据去搜索内存空间；其位置总是在栈顶。相比之下，在堆上分配内存则需要更多的工作，这是因为操作系统必须首先找到一块足够存放数据的内存空间，并接着做一些记录为下一次分配做准备。
访问堆上的数据比访问栈上的数据慢，因为必须通过指针来访问。现代处理器在内存中跳转越少就越快（缓存）。继续类比，假设有一个服务员在餐厅里处理多个桌子的点菜。在一个桌子报完所有菜后再移动到下一个桌子是最有效率的。从桌子 A 听一个菜，接着桌子 B 听一个菜，然后再桌子 A，然后再桌子 B 这样的流程会更加缓慢。出于同样原因，处理器在处理的数据彼此较近的时候（比如在栈上）比较远的时候（比如可能在堆上）能更好的工作。在堆上分配大量的空间也可能消耗时间。
当你的代码调用一个函数时，传递给函数的值（包括可能指向堆上数据的指针）和函数的局部变量被压入栈中。当函数结束时，这些值被移出栈。
跟踪哪部分代码正在使用堆上的哪些数据，最大限度的减少堆上的重复数据的数量，以及清理堆上不再使用的数据确保不会耗尽空间，这些问题正是所有权系统要处理的。一旦理解了所有权，你就不需要经常考虑栈和堆了，不过明白了所有权的存在就是为了管理堆数据，能够帮助解释为什么所有权要以这种方式工作。
首先，让我们看一下所有权的规则。当我们通过举例说明时，请谨记这些规则：
- Rust 中的每一个值都有一个被称为其 所有者（owner）的变量。
- 值在任一时刻有且只有一个所有者。
- 当所有者（变量）离开作用域，这个值将被丢弃。
我们已经在第二章完成一个 Rust 程序示例。既然我们已经掌握了基本语法，将不会在之后的例子中包含 fn main() { 代码，所以如果你是一路跟过来的，必须手动将之后例子的代码放入一个 main 函数中。这样，例子将显得更加简明，使我们可以关注实际细节而不是样板代码。
在所有权的第一个例子中，我们看看一些变量的 作用域（scope）。作用域是一个项（item）在程序中有效的范围。假设有这样一个变量：
let s = "hello";变量 s 绑定到了一个字符串字面值，这个字符串值是硬编码进程序代码中的。这个变量从声明的点开始直到当前 作用域 结束时都是有效的。示例 4-1 的注释标明了变量 s 在何处是有效的。
{ // s 在这里无效, 它尚未声明
let s = "hello"; // 从此处起，s 是有效的
// 使用 s
} // 此作用域已结束，s 不再有效示例 4-1：一个变量和其有效的作用域
换句话说，这里有两个重要的时间点：
- 当
s进入作用域 时，它就是有效的。 - 这一直持续到它 离开作用域 为止。
目前为止，变量是否有效与作用域的关系跟其他编程语言是类似的。现在我们在此基础上介绍 String 类型。
为了演示所有权的规则，我们需要一个比第三章 “数据类型” 中讲到的都要复杂的数据类型。前面介绍的类型都是存储在栈上的并且当离开作用域时被移出栈，不过我们需要寻找一个存储在堆上的数据来探索 Rust 是如何知道该在何时清理数据的。
这里使用 String 作为例子，并专注于 String 与所有权相关的部分。这些方面也同样适用于标准库提供的或你自己创建的其他复杂数据类型。在第八章会更深入地讲解 String。
我们已经见过字符串字面值，即被硬编码进程序里的字符串值。字符串字面值是很方便的，不过它们并不适合使用文本的每一种场景。原因之一就是它们是不可变的。另一个原因是并非所有字符串的值都能在编写代码时就知道：例如，要是想获取用户输入并存储该怎么办呢？为此，Rust 有第二个字符串类型，String。这个类型被分配到堆上，所以能够存储在编译时未知大小的文本。可以使用 from 函数基于字符串字面值来创建 String，如下：
let s = String::from("hello");这两个冒号（::）是运算符，允许将特定的 from 函数置于 String 类型的命名空间（namespace）下，而不需要使用类似 string_from 这样的名字。在第五章的 “方法语法”（“Method Syntax”） 部分会着重讲解这个语法而且在第七章的 “路径用于引用模块树中的项” 中会讲到模块的命名空间。
可以 修改此类字符串 ：
let mut s = String::from("hello");
s.push_str(", world!"); // push_str() 在字符串后追加字面值
println!("{}", s); // 将打印 `hello, world!`那么这里有什么区别呢？为什么 String 可变而字面值却不行呢？区别在于两个类型对内存的处理上。
就字符串字面值来说，我们在编译时就知道其内容，所以文本被直接硬编码进最终的可执行文件中。这使得字符串字面值快速且高效。不过这些特性都只得益于字符串字面值的不可变性。不幸的是，我们不能为了每一个在编译时大小未知的文本而将一块内存放入二进制文件中，并且它的大小还可能随着程序运行而改变。
对于 String 类型，为了支持一个可变，可增长的文本片段，需要在堆上分配一块在编译时未知大小的内存来存放内容。这意味着：
- 必须在运行时向操作系统请求内存。
- 需要一个当我们处理完
String时将内存返回给操作系统的方法。
第一部分由我们完成：当调用 String::from 时，它的实现 (implementation) 请求其所需的内存。这在编程语言中是非常通用的。
然而，第二部分实现起来就各有区别了。在有 垃圾回收（garbage collector，GC）的语言中， GC 记录并清除不再使用的内存，而我们并不需要关心它。没有 GC 的话，识别出不再使用的内存并调用代码显式释放就是我们的责任了，跟请求内存的时候一样。从历史的角度上说正确处理内存回收曾经是一个困难的编程问题。如果忘记回收了会浪费内存。如果过早回收了，将会出现无效变量。如果重复回收，这也是个 bug。我们需要精确的为一个 allocate 配对一个 free。
Rust 采取了一个不同的策略：内存在拥有它的变量离开作用域后就被自动释放。下面是示例 4-1 中作用域例子的一个使用 String 而不是字符串字面值的版本：
{
let s = String::from("hello"); // 从此处起，s 是有效的
// 使用 s
} // 此作用域已结束，s 不再有效这是一个将 String 需要的内存返回给操作系统的很自然的位置：当 s 离开作用域的时候。当变量离开作用域，Rust 为我们调用一个特殊的函数。这个函数叫做 drop，在这里 String 的作者可以放置释放内存的代码。Rust 在结尾的 } 处自动调用 drop。
注意：在 C++ 中，这种 item 在生命周期结束时释放资源的模式有时被称作 资源获取即初始化（Resource Acquisition Is Initialization (RAII)）。如果你使用过 RAII 模式的话应该对 Rust 的
drop函数并不陌生。
这个模式对编写 Rust 代码的方式有着深远的影响。现在它看起来很简单，不过在更复杂的场景下代码的行为可能是不可预测的，比如当有多个变量使用在堆上分配的内存时。现在让我们探索一些这样的场景。
Rust 中的多个变量可以采用一种独特的方式与同一数据交互。让我们看看示例 4-2 中一个使用整型的例子。
let x = 5;
let y = x;示例 4-2：将变量 x 的整数值赋给 y
4.2 引用与借用
示例 4-5 中的元组代码有这样一个问题：我们必须将 String 返回给调用函数，以便在调用 calculate_length 后仍能使用 String，因为 String 被移动到了 calculate_length 内。
下面是如何定义并使用一个（新的）calculate_length 函数，它以一个对象的引用作为参数而不是获取值的所有权：
fn main() {
let s1 = String::from("hello");
let len = calculate_length(&s1);
println!("The length of '{}' is {}.", s1, len);
}
fn calculate_length(s: &String) -> usize {
s.len()
}首先，注意变量声明和函数返回值中的所有元组代码都消失了。其次，注意我们传递 &s1 给 calculate_length，同时在函数定义中，我们获取 &String 而不是 String。
这些 & 符号就是 引用，它们允许你使用值但不获取其所有权。图 4-5 展示了一张示意图。
图 4-5：&String s 指向 String s1 示意图
注意：与使用
&引用相反的操作是 解引用（dereferencing），它使用解引用运算符，*。我们将会在第八章遇到一些解引用运算符，并在第十五章详细讨论解引用。
仔细看看这个函数调用：
let s1 = String::from("hello");
let len = calculate_length(&s1);&s1 语法让我们创建一个 指向 值 s1 的引用，但是并不拥有它。因为并不拥有这个值，当引用离开作用域时其指向的值也不会被丢弃。
同理，函数签名使用 & 来表明参数 s 的类型是一个引用。让我们增加一些解释性的注释：
fn calculate_length(s: &String) -> usize { // s 是对 String 的引用
s.len()
} // 这里，s 离开了作用域。但因为它并不拥有引用值的所有权，
// 所以什么也不会发生变量 s 有效的作用域与函数参数的作用域一样，不过当引用离开作用域后并不丢弃它指向的数据，因为我们没有所有权。当函数使用引用而不是实际值作为参数，无需返回值来交还所有权，因为就不曾拥有所有权。
我们将获取引用作为函数参数称为 借用（borrowing）。正如现实生活中，如果一个人拥有某样东西，你可以从他那里借来。当你使用完毕，必须还回去。
如果我们尝试修改借用的变量呢？尝试示例 4-6 中的代码。剧透：这行不通！
fn main() {
let s = String::from("hello");
change(&s);
}
fn change(some_string: &String) {
some_string.push_str(", world");
}示例 4-6：尝试修改借用的值
这里是错误：
error[E0596]: cannot borrow immutable borrowed content `*some_string` as mutable
--> error.rs:8:5
|
7 | fn change(some_string: &String) {
| ------- use `&mut String` here to make mutable
8 | some_string.push_str(", world");
| ^^^^^^^^^^^ cannot borrow as mutable
正如变量默认是不可变的，引用也一样。（默认）不允许修改引用的值。
我们通过一个小调整就能修复示例 4-6 代码中的错误：
fn main() {
let mut s = String::from("hello");
change(&mut s);
}
fn change(some_string: &mut String) {
some_string.push_str(", world");
}首先，必须将 s 改为 mut。然后必须创建一个可变引用 &mut s 和接受一个可变引用 some_string: &mut String。
不过可变引用有一个很大的限制：在特定作用域中的特定数据只能有一个可变引用。这些代码会失败：
let mut s = String::from("hello");
let r1 = &mut s;
let r2 = &mut s;
println!("{}, {}", r1, r2);错误如下：
error[E0499]: cannot borrow `s` as mutable more than once at a time
--> src/main.rs:5:14
|
4 | let r1 = &mut s;
| ------ first mutable borrow occurs here
5 | let r2 = &mut s;
| ^^^^^^ second mutable borrow occurs here
6 |
7 | println!("{}, {}", r1, r2);
| -- first borrow later used here
这个限制允许可变性，不过是以一种受限制的方式允许。新 Rustacean 们经常与此作斗争，因为大部分语言中变量任何时候都是可变的。
这个限制的好处是 Rust 可以在编译时就避免数据竞争。数据竞争（data race）类似于竞态条件，它可由这三个行为造成：
- 两个或更多指针同时访问同一数据。
- 至少有一个指针被用来写入数据。
- 没有同步数据访问的机制。
数据竞争会导致未定义行为，难以在运行时追踪，并且难以诊断和修复；Rust 避免了这种情况的发生，因为它甚至不会编译存在数据竞争的代码！
一如既往，可以使用大括号来创建一个新的作用域，以允许拥有多个可变引用，只是不能 同时 拥有：
let mut s = String::from("hello");
{
let r1 = &mut s;
} // r1 在这里离开了作用域，所以我们完全可以创建一个新的引用
let r2 = &mut s;类似的规则也存在于同时使用可变与不可变引用中。这些代码会导致一个错误：
let mut s = String::from("hello");
let r1 = &s; // 没问题
let r2 = &s; // 没问题
let r3 = &mut s; // 大问题
println!("{}, {}, and {}", r1, r2, r3);错误如下：
error[E0502]: cannot borrow `s` as mutable because it is also borrowed as immutable
--> src/main.rs:6:14
|
4 | let r1 = &s; // no problem
| -- immutable borrow occurs here
5 | let r2 = &s; // no problem
6 | let r3 = &mut s; // BIG PROBLEM
| ^^^^^^ mutable borrow occurs here
7 |
8 | println!("{}, {}, and {}", r1, r2, r3);
| -- immutable borrow later used here
哇哦！我们 也 不能在拥有不可变引用的同时拥有可变引用。不可变引用的用户可不希望在他们的眼皮底下值就被意外的改变了！然而，多个不可变引用是可以的，因为没有哪个只能读取数据的人有能力影响其他人读取到的数据。
注意一个引用的作用域从声明的地方开始一直持续到最后一次使用为止。例如，因为最后一次使用不可变引用在声明可变引用之前，所以如下代码是可以编译的：
let mut s = String::from("hello");
let r1 = &s; // 没问题
let r2 = &s; // 没问题
println!("{} and {}", r1, r2);
// 此位置之后 r1 和 r2 不再使用
let r3 = &mut s; // 没问题
println!("{}", r3);不可变引用 r1 和 r2 的作用域在 println! 最后一次使用之后结束，这也是创建可变引用 r3 的地方。它们的作用域没有重叠，所以代码是可以编译的。
尽管这些错误有时使人沮丧，但请牢记这是 Rust 编译器在提前指出一个潜在的 bug（在编译时而不是在运行时）并精准显示问题所在。这样你就不必去跟踪为何数据并不是你想象中的那样。
在具有指针的语言中，很容易通过释放内存时保留指向它的指针而错误地生成一个 悬垂指针（dangling pointer），所谓悬垂指针是其指向的内存可能已经被分配给其它持有者。相比之下，在 Rust 中编译器确保引用永远也不会变成悬垂状态：当你拥有一些数据的引用，编译器确保数据不会在其引用之前离开作用域。
让我们尝试创建一个悬垂引用，Rust 会通过一个编译时错误来避免：
fn main() {
let reference_to_nothing = dangle();
}
fn dangle() -> &String {
let s = String::from("hello");
&s
}这里是错误：
error[E0106]: missing lifetime specifier
--> main.rs:5:16
|
5 | fn dangle() -> &String {
| ^ expected lifetime parameter
|
= help: this function's return type contains a borrowed value, but there is
no value for it to be borrowed from
= help: consider giving it a 'static lifetime
错误信息引用了一个我们还未介绍的功能：生命周期（lifetimes）。第十章会详细介绍生命周期。不过，如果你不理会生命周期部分，错误信息中确实包含了为什么这段代码有问题的关键信息：
this function's return type contains a borrowed value, but there is no value for it to be borrowed from.
让我们仔细看看我们的 dangle 代码的每一步到底发生了什么：
文件名: src/main.rs
fn dangle() -> &String { // dangle 返回一个字符串的引用
let s = String::from("hello"); // s 是一个新字符串
&s // 返回字符串 s 的引用
} // 这里 s 离开作用域并被丢弃。其内存被释放。
// 危险！因为 s 是在 dangle 函数内创建的，当 dangle 的代码执行完毕后，s 将被释放。不过我们尝试返回它的引用。这意味着这个引用会指向一个无效的 String，这可不对！Rust 不会允许我们这么做。
这里的解决方法是直接返回 String：
fn no_dangle() -> String {
let s = String::from("hello");
s
}这样就没有任何错误了。所有权被移动出去，所以没有值被释放。
让我们概括一下之前对引用的讨论：
- 在任意给定时间，要么 只能有一个可变引用，要么 只能有多个不可变引用。
- 引用必须总是有效的。
接下来，我们来看看另一种不同类型的引用：slice。
4.3 Slice 类型
#TODO
5.1 定义并实例化结构体
ch05-01-defining-structs.md commit f617d58c1a88dd2912739a041fd4725d127bf9fb
结构体和我们在第三章讨论过的元组类似。和元组一样，结构体的每一部分可以是不同类型。但不同于元组，结构体需要命名各部分数据以便能清楚的表明其值的意义。由于有了这些名字，结构体比元组更灵活：不需要依赖顺序来指定或访问实例中的值。
定义结构体，需要使用 struct 关键字并为整个结构体提供一个名字。结构体的名字需要描述它所组合的数据的意义。接着，在大括号中，定义每一部分数据的名字和类型，我们称为 字段（field）。例如，示例 5-1 展示了一个存储用户账号信息的结构体：
struct User {
username: String,
email: String,
sign_in_count: u64,
active: bool,
}示例 5-1：User 结构体定义
一旦定义了结构体后，为了使用它，通过为每个字段指定具体值来创建这个结构体的 实例。创建一个实例需要以结构体的名字开头，接着在大括号中使用 key: value 键-值对的形式提供字段，其中 key 是字段的名字，value 是需要存储在字段中的数据值。实例中字段的顺序不需要和它们在结构体中声明的顺序一致。换句话说，结构体的定义就像一个类型的通用模板，而实例则会在这个模板中放入特定数据来创建这个类型的值。例如，可以像示例 5-2 这样来声明一个特定的用户：
let user1 = User {
email: String::from("[email protected]"),
username: String::from("someusername123"),
active: true,
sign_in_count: 1,
};示例 5-2：创建 User 结构体的实例
为了从结构体中获取某个特定的值，可以使用点号。如果我们只想要用户的邮箱地址，可以用 user1.email。要更改结构体中的值，如果结构体的实例是可变的，我们可以使用点号并为对应的字段赋值。示例 5-3 展示了如何改变一个可变的 User 实例 email 字段的值：
let mut user1 = User {
email: String::from("[email protected]"),
username: String::from("someusername123"),
active: true,
sign_in_count: 1,
};
user1.email = String::from("[email protected]");示例 5-3：改变 User 实例 email 字段的值
注意整个实例必须是可变的；Rust 并不允许只将某个字段标记为可变。另外需要注意同其他任何表达式一样，我们可以在函数体的最后一个表达式中构造一个结构体的新实例，来隐式地返回这个实例。
示例 5-4 显示了一个 build_user 函数，它返回一个带有给定的 email 和用户名的 User 结构体实例。active 字段的值为 true，并且 sign_in_count 的值为 1。
fn build_user(email: String, username: String) -> User {
User {
email: email,
username: username,
active: true,
sign_in_count: 1,
}
}示例 5-4：build_user 函数获取 email 和用户名并返回 User 实例
为函数参数起与结构体字段相同的名字是可以理解的，但是不得不重复 email 和 username 字段名称与变量有些啰嗦。如果结构体有更多字段，重复每个名称就更加烦人了。幸运的是，有一个方便的简写语法！
因为示例 5-4 中的参数名与字段名都完全相同，我们可以使用 字段初始化简写语法（field init shorthand）来重写 build_user，这样其行为与之前完全相同，不过无需重复 email 和 username 了，如示例 5-5 所示。
fn build_user(email: String, username: String) -> User {
User {
email,
username,
active: true,
sign_in_count: 1,
}
}示例 5-5：build_user 函数使用了字段初始化简写语法，因为 email 和 username 参数与结构体字段同名
这里我们创建了一个新的 User 结构体实例，它有一个叫做 email 的字段。我们想要将 email 字段的值设置为 build_user 函数 email 参数的值。因为 email 字段与 email 参数有着相同的名称，则只需编写 email 而不是 email: email。
使用旧实例的大部分值但改变其部分值来创建一个新的结构体实例通常是很有帮助的。这可以通过 结构体更新语法（struct update syntax）实现。
首先，示例 5-6 展示了不使用更新语法时，如何在 user2 中创建一个新 User 实例。我们为 email 和 username 设置了新的值，其他值则使用了实例 5-2 中创建的 user1 中的同名值：
let user2 = User {
email: String::from("[email protected]"),
username: String::from("anotherusername567"),
active: user1.active,
sign_in_count: user1.sign_in_count,
};示例 5-6：创建 User 新实例，其使用了一些来自 user1 的值
使用结构体更新语法，我们可以通过更少的代码来达到相同的效果，如示例 5-7 所示。.. 语法指定了剩余未显式设置值的字段应有与给定实例对应字段相同的值。
let user2 = User {
email: String::from("[email protected]"),
username: String::from("anotherusername567"),
..user1
};示例 5-7：使用结构体更新语法为一个 User 实例设置新的 email 和 username 值，不过其余值来自 user1 变量中实例的字段
示例 5-7 中的代码也在 user2 中创建了一个新实例，其有不同的 email 和 username 值不过 active 和 sign_in_count 字段的值与 user1 相同。
也可以定义与元组（在第三章讨论过）类似的结构体，称为 元组结构体（tuple structs）。元组结构体有着结构体名称提供的含义，但没有具体的字段名，只有字段的类型。当你想给整个元组取一个名字，并使元组成为与其他元组不同的类型时，元组结构体是很有用的，这时像常规结构体那样为每个字段命名就显得多余和形式化了。
要定义元组结构体，以 struct 关键字和结构体名开头并后跟元组中的类型。例如，下面是两个分别叫做 Color 和 Point 元组结构体的定义和用法：
struct Color(i32, i32, i32);
struct Point(i32, i32, i32);
let black = Color(0, 0, 0);
let origin = Point(0, 0, 0);注意 black 和 origin 值的类型不同，因为它们是不同的元组结构体的实例。你定义的每一个结构体有其自己的类型，即使结构体中的字段有着相同的类型。例如，一个获取 Color 类型参数的函数不能接受 Point 作为参数，即便这两个类型都由三个 i32 值组成。在其他方面，元组结构体实例类似于元组：可以将其解构为单独的部分，也可以使用 . 后跟索引来访问单独的值，等等。
我们也可以定义一个没有任何字段的结构体！它们被称为 类单元结构体（unit-like structs）因为它们类似于 ()，即 unit 类型。类单元结构体常常在你想要在某个类型上实现 trait 但不需要在类型中存储数据的时候发挥作用。我们将在第十章介绍 trait。
在示例 5-1 中的
User结构体的定义中，我们使用了自身拥有所有权的String类型而不是&str字符串 slice 类型。这是一个有意而为之的选择，因为我们想要这个结构体拥有它所有的数据，为此只要整个结构体是有效的话其数据也是有效的。可以使结构体存储被其他对象拥有的数据的引用，不过这么做的话需要用上 生命周期（lifetimes），这是一个第十章会讨论的 Rust 功能。生命周期确保结构体引用的数据有效性跟结构体本身保持一致。如果你尝试在结构体中存储一个引用而不指定生命周期将是无效的，比如这样：
struct User { username: &str, email: &str, sign_in_count: u64, active: bool, } fn main() { let user1 = User { email: "[email protected]", username: "someusername123", active: true, sign_in_count: 1, }; }编译器会抱怨它需要生命周期标识符：
error[E0106]: missing lifetime specifier --> | 2 | username: &str, | ^ expected lifetime parameter error[E0106]: missing lifetime specifier --> | 3 | email: &str, | ^ expected lifetime parameter第十章会讲到如何修复这个问题以便在结构体中存储引用，不过现在，我们会使用像
String这类拥有所有权的类型来替代&str这样的引用以修正这个错误。
5.2 一个使用结构体的示例程序
……#Todo
示例 5-9 展示了使用元组的另一个程序版本。
fn main() {
let rect1 = (30, 50);
println!(
"The area of the rectangle is {} square pixels.",
area(rect1)
);
}
fn area(dimensions: (u32, u32)) -> u32 {
dimensions.0 * dimensions.1
}示例 5-9：使用元组来指定长方形的宽高
在某种程度上说，这个程序更好一点了。元组帮助我们增加了一些结构性，并且现在只需传一个参数。不过在另一方面，这个版本却有一点不明确了：元组并没有给出元素的名称，所以计算变得更费解了，因为不得不使用索引来获取元组的每一部分：
在计算面积时将宽和高弄混倒无关紧要，不过当在屏幕上绘制长方形时就有问题了！我们必须牢记 width 的元组索引是 0，height 的元组索引是 1。如果其他人要使用这些代码，他们必须要搞清楚这一点，并也要牢记于心。很容易忘记或者混淆这些值而造成错误，因为我们没有在代码中传达数据的意图。
我们使用结构体为数据命名来为其赋予意义。我们可以将我们正在使用的元组转换成一个有整体名称而且每个部分也有对应名字的数据类型，如示例 5-10 所示：
struct Rectangle {
width: u32,
height: u32,
}
fn main() {
let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50 };
println!(
"The area of the rectangle is {} square pixels.",
area(&rect1)
);
}
fn area(rectangle: &Rectangle) -> u32 {
rectangle.width * rectangle.height
}示例 5-10：定义 Rectangle 结构体
这里我们定义了一个结构体并称其为 Rectangle。在大括号中定义了字段 width 和 height，类型都是 u32。接着在 main 中，我们创建了一个具体的 Rectangle 实例，它的宽是 30，高是 50。
函数 area 现在被定义为接收一个名叫 rectangle 的参数，其类型是一个结构体 Rectangle 实例的不可变借用。第四章讲到过，我们希望借用结构体而不是获取它的所有权，这样 main 函数就可以保持 rect1 的所有权并继续使用它，所以这就是为什么在函数签名和调用的地方会有 &。
area 函数访问 Rectangle 实例的 width 和 height 字段。area 的函数签名现在明确的阐述了我们的意图：使用 Rectangle 的 width 和 height 字段，计算 Rectangle 的面积。这表明宽高是相互联系的，并为这些值提供了描述性的名称而不是使用元组的索引值 0 和 1 。结构体胜在更清晰明了。
如果能够在调试程序时打印出 Rectangle 实例来查看其所有字段的值就更好了。示例 5-11 像前面章节那样尝试使用 println! 宏。但这并不行。
struct Rectangle {
width: u32,
height: u32,
}
fn main() {
let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50 };
println!("rect1 is {}", rect1);
}示例 5-11：尝试打印出 Rectangle 实例
当我们运行这个代码时，会出现带有如下核心信息的错误：
error[E0277]: `Rectangle` doesn't implement `std::fmt::Display`
println! 宏能处理很多类型的格式，不过，{} 默认告诉 println! 使用被称为 Display 的格式：意在提供给直接终端用户查看的输出。目前为止见过的基本类型都默认实现了 Display，因为它就是向用户展示 1 或其他任何基本类型的唯一方式。不过对于结构体，println! 应该用来输出的格式是不明确的，因为这有更多显示的可能性：是否需要逗号？需要打印出大括号吗？所有字段都应该显示吗？由于这种不确定性，Rust 不会尝试猜测我们的意图，所以结构体并没有提供一个 Display 实现。
但是如果我们继续阅读错误，将会发现这个有帮助的信息：
= help: the trait `std::fmt::Display` is not implemented for `Rectangle`
= note: in format strings you may be able to use `{:?}` (or {:#?} for pretty-print) instead
让我们来试试！现在 println! 宏调用看起来像 println!("rect1 is {:?}", rect1); 这样。在 {} 中加入 :? 指示符告诉 println! 我们想要使用叫做 Debug 的输出格式。Debug 是一个 trait，它允许我们以一种对开发者有帮助的方式打印结构体，以便当我们调试代码时能看到它的值。
这样调整后再次运行程序。见鬼了！仍然能看到一个错误：
error[E0277]: `Rectangle` doesn't implement `std::fmt::Debug`
不过编译器又一次给出了一个有帮助的信息：
= help: the trait `std::fmt::Debug` is not implemented for `Rectangle`
= note: add `#[derive(Debug)]` or manually implement `std::fmt::Debug`
Rust 确实 包含了打印出调试信息的功能，不过我们必须为结构体显式选择这个功能。为此，在结构体定义之前加上 #[derive(Debug)] 注解，如示例 5-12 所示：
#[derive(Debug)]
struct Rectangle {
width: u32,
height: u32,
}
fn main() {
let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50 };
println!("rect1 is {:?}", rect1);
}示例 5-12：增加注解来派生 Debug trait，并使用调试格式打印 Rectangle 实例
现在我们再运行这个程序时，就不会有任何错误，并会出现如下输出：
rect1 is Rectangle { width: 30, height: 50 }
好极了！这并不是最漂亮的输出，不过它显示这个实例的所有字段，毫无疑问这对调试有帮助。当我们有一个更大的结构体时，能有更易读一点的输出就好了，为此可以使用 {:#?} 替换 println! 字符串中的 {:?}。如果在这个例子中使用了 {:#?} 风格的话，输出会看起来像这样：
rect1 is Rectangle {
width: 30,
height: 50
}
Rust 为我们提供了很多可以通过 derive 注解来使用的 trait，他们可以为我们的自定义类型增加实用的行为。附录 C 中列出了这些 trait 和行为。第十章会介绍如何通过自定义行为来实现这些 trait，同时还有如何创建你自己的 trait。
我们的 area 函数是非常特殊的，它只计算长方形的面积。如果这个行为与 Rectangle 结构体再结合得更紧密一些就更好了，因为它不能用于其他类型。现在让我们看看如何继续重构这些代码，来将 area 函数协调进 Rectangle 类型定义的 area 方法 中。
5.3 方法语法
6 枚举和模式匹配
本章介绍 枚举（enumerations），也被称作 enums。枚举允许你通过列举可能的 成员（variants） 来定义一个类型。首先，我们会定义并使用一个枚举来展示它是如何连同数据一起编码信息的。接下来，我们会探索一个特别有用的枚举，叫做 Option，它代表一个值要么是某个值要么什么都不是。然后会讲到在 match 表达式中用模式匹配，针对不同的枚举值编写相应要执行的代码。最后会介绍 if let，另一个简洁方便处理代码中枚举的结构。
6.1 定义枚举
6.2 match 控制流运算符
6.3 if let 简单控制流
Rust 有许多功能可以让你管理代码的组织，包括哪些内容可以被公开，哪些内容作为私有部分，以及程序每个作用域中的名字。这些功能。这有时被称为 “模块系统（the module system）”，包括：
- 包（Packages）： Cargo 的一个功能，它允许你构建、测试和分享 crate。
- Crates ：一个模块的树形结构，它形成了库或二进制项目。
- 模块（Modules）和 use： 允许你控制作用域和路径的私有性。
- 路径（path）：一个命名例如结构体、函数或模块等项的方式
本章将会涵盖所有这些概念，讨论它们如何交互，并说明如何使用它们来管理作用域。到最后，你会对模块系统有深入的了解，并且能够像专业人士一样使用作用域！
7.1 包和 crate
包和 crate。crate 是一个二进制项或者库。crate root 是一个源文件，Rust 编译器以它为起始点，并构成你的 crate 的根模块（我们将在 “Defining Modules to Control Scope and Privacy” 一节深入解读）。包（package） 是提供一系列功能的一个或者多个 crate。一个包会包含有一个 Cargo.toml 文件，阐述如何去构建这些 crate。
包中所包含的内容由几条规则来确立。一个包中至多 只能 包含一个库 crate(library crate)；包中可以包含任意多个二进制 crate(binary crate)；包中至少包含一个 crate，无论是库的还是二进制的。
让我们来看看创建包的时候会发生什么。首先，我们输入命令 cargo new：
$ cargo new my-project
Created binary (application) `my-project` package
$ ls my-project
Cargo.toml
src
$ ls my-project/src
main.rs
当我们输入了这条命令，Cargo 会给我们的包创建一个 Cargo.toml 文件。查看 Cargo.toml 的内容，会发现并没有提到 src/main.rs，因为 Cargo 遵循的一个约定：src/main.rs 就是一个与包同名的二进制 crate 的 crate 根。同样的，Cargo 知道如果包目录中包含 src/lib.rs，则包带有与其同名的库 crate，且 src/lib.rs 是 crate 根。crate 根文件将由 Cargo 传递给 rustc 来实际构建库或者二进制项目。
在此，我们有了一个只包含 src/main.rs 的包，意味着它只含有一个名为 my-project 的二进制 crate。如果一个包同时含有 src/main.rs 和 src/lib.rs，则它有两个 crate：一个库和一个二进制项，且名字都与包相同。通过将文件放在 src/bin 目录下，一个包可以拥有多个二进制 crate：每个 src/bin 下的文件都会被编译成一个独立的二进制 crate。
一个 crate 会将一个作用域内的相关功能分组到一起，使得该功能可以很方便地在多个项目之间共享。举一个例子，我们在 第二章 使用的 rand crate 提供了生成随机数的功能。通过将 rand crate 加入到我们项目的作用域中，我们就可以在自己的项目中使用该功能。rand crate 提供的所有功能都可以通过该 crate 的名字：rand 进行访问。
将一个 crate 的功能保持在其自身的作用域中，可以知晓一些特定的功能是在我们的 crate 中定义的还是在 rand crate 中定义的，这可以防止潜在的冲突。例如，rand crate 提供了一个名为 Rng 的特性（trait）。我们还可以在我们自己的 crate 中定义一个名为 Rng 的 struct。因为一个 crate 的功能是在自身的作用域进行命名的，当我们将 rand 作为一个依赖，编译器不会混淆 Rng 这个名字的指向。在我们的 crate 中，它指向的是我们自己定义的 struct Rng。我们可以通过 rand::Rng 这一方式来访问 rand crate 中的 Rng 特性（trait）。
7.2 定义模块来控制作用域与私有性
模块和其它一些关于模块系统的部分，如允许你命名项的 路径（paths）；用来将路径引入作用域的 use 关键字；以及使项变为公有的 pub 关键字。我们还将讨论 as 关键字、外部包和 glob 运算符。现在，让我们把注意力放在模块上！
模块 让我们可以将一个 crate 中的代码进行分组，以提高可读性与重用性。模块还可以控制项的 私有性，即项是可以被外部代码使用的（public），还是作为一个内部实现的内容，不能被外部代码使用（private）。
在餐饮业，餐馆中会有一些地方被称之为 前台（front of house），还有另外一些地方被称之为 后台（back of house）。前台是招待顾客的地方，在这里，店主可以为顾客安排座位，服务员接受顾客下单和付款，调酒师会制作饮品。后台则是由厨师工作的厨房，洗碗工的工作地点，以及经理做行政工作的地方组成。
我们可以将函数放置到嵌套的模块中，来使我们的 crate 结构与实际的餐厅结构相同。通过执行 cargo new --lib restaurant，来创建一个新的名为 restaurant 的库。然后将示例 7-1 中所罗列出来的代码放入 src/lib.rs 中，来定义一些模块和函数。
Filename: src/lib.rs
mod front_of_house {
mod hosting {
fn add_to_waitlist() {}
fn seat_at_table() {}
}
mod serving {
fn take_order() {}
fn server_order() {}
fn take_payment() {}
}
}示例 7-1：一个包含了其他内置了函数的模块的 front_of_house 模块
我们定义一个模块，是以 mod 关键字为起始，然后指定模块的名字（本例中叫做 front_of_house），并且用花括号包围模块的主体。在模块内，我们还可以定义其他的模块，就像本例中的 hosting 和 serving 模块。模块还可以保存一些定义的其他项，比如结构体、枚举、常量、特性、或者函数。
通过使用模块，我们可以将相关的定义分组到一起，并指出他们为什么相关。程序员可以通过使用这段代码，更加容易地找到他们想要的定义，因为他们可以基于分组来对代码进行导航，而不需要阅读所有的定义。程序员向这段代码中添加一个新的功能时，他们也会知道代码应该放置在何处，可以保持程序的组织性。
在前面我们提到了，src/main.rs 和 src/lib.rs 叫做 crate 根。之所以这样叫它们是因为这两个文件的内容都分别在 crate 模块结构的根组成了一个名为 crate 的模块，该结构被称为 模块树（module tree）。
示例 7-2 展示了示例 7-1 中的模块树的结构。
crate
└── front_of_house
├── hosting
│ ├── add_to_waitlist
│ └── seat_at_table
└── serving
├── take_order
├── serve_order
└── take_payment
示例 7-2: 示例 7-1 中代码的模块树
这个树展示了一些模块是如何被嵌入到另一个模块的（例如，hosting 嵌套在 front_of_house 中）。这个树还展示了一些模块是互为 兄弟（siblings） 的，这意味着它们定义在同一模块中（hosting 和 serving 被一起定义在 front_of_house 中）。继续沿用家庭关系的比喻，如果一个模块 A 被包含在模块 B 中，我们将模块 A 称为模块 B 的 子（child），模块 B 则是模块 A 的 父（parent）。注意，整个模块树都植根于名为 crate 的隐式模块下。
这个模块树可能会令你想起电脑上文件系统的目录树；这是一个非常恰当的比喻！就像文件系统的目录，你可以使用模块来组织你的代码。并且，就像目录中的文件，我们需要一种方法来找到模块。