Rust 基础系列 #3: Rust 中的数据类型

2023-05-13

6分钟阅读时长

软件开发

在上一篇关于 Rust 编程语言的文章中，我们提到了变量、常量和遮蔽 shadowing 。

现在来讲解数据类型是再自然不过的了。

数据类型是什么？

将这个词汇展开些单词的顺序改变一下你就会得到答案了；“数据类型” -> “数据的类型”。

计算机使用 0 和 1 来存储数据，但是为了让数据在读取时有意义，我们使用数据类型来表示这些 0 和 1 的含义。

Rust 有两种数据类型：

标量数据类型：只能存储单个值的类型。
复合数据类型：可以存储多个值，甚至是不同类型的值。

在本文中，我将讲解标量数据类型。我将在下一篇文章中讲解第二类数据类型。

接下来是 Rust 中四种主要标量数据类型的简要概述：

整型：存储整数。有每种特定情况下使用的子类型。
浮点数：存储带有小数部分的数字。有两种基于大小的子类型。
字符：使用 UTF-8 编码存储单个字符。（是的，你可以在字符中存储表情符号*。）
布尔值：存储 true 或 false。（给那些无法就 0 是 true 还是 0 是 false 达成一致的开发者。）

整型

在编程语言中，整型指的是一个整数。Rust 中的整型要么是有符号的，要么是无符号的。无符号整型只能存储 0 和正数，而有符号整型可以存储负数、0 和正数。

? 一个有符号整型的范围从 -(2 n-1) 开始，以 (2 n-1)-1 结束。同样，无符号整型的范围从 0 开始，以 (2 n)-1 结束。

这是根据符号和长度可用的整型：

Rust 中的整型数据类型

正如你所见，Rust 有 8、16、32、64 甚至 128 位的有符号和无符号整型！

使用 *size 的整型根据计算机的架构而变化。在 8 位微控制器上，它是 *8，在 32 位的旧计算机上，它是 *32，在现代 64 位系统上，它是 *64。

使用 *size 是为了存储与内存（这与裸机相关）有关的数据，比如指针、偏移量等。

? 当你没有显式地指定整型的子类型时，Rust 编译器会默认推断为 i32。显然，如果值比 i32 能存储的值大或小，Rust 编译器会礼貌地报错并要求你手动指定类型。

Rust 不仅允许你以十进制形式存储整数，还允许你以二进制、八进制和十六进制形式存储整数。

为了更好的可读性，你可以使用下划线 _ 来代替逗号来书写/读取大数。

fn main() {
    let bin_value = 0b100_0101; // 使用前缀“0b”表示二进制
    let oct_value = 0o105; // 使用前缀“0o”表示八进制
    let hex_value = 0x45; // 使用前缀“0x”表示十六进制
    let dec_value = 1_00_00_000; // 和写一克若（1,00,00,000）一样

    println!("二进制值: {bin_value}");
    println!("八进制值: {oct_value}");
    println!("十六进制值: {hex_value}");
    println!("十进制值: {dec_value}");
}

我使用二进制、八进制和十六进制分别将十进制数 69 存储在变量 bin_value、oct_value 和 hex_value 中。在变量 dec_value 中，我存储了数字 1 克若 1 Crore （一千万），并且使用了下划线替代逗号，这是印度的书写系统。对于那些更熟悉国际计数系统的人来说，你可以将其写成 10_000_000。

在编译并运行这个二进制文件后，我得到了如下输出：

二进制值: 69
八进制值: 69
十六进制值: 69
十进制值: 10000000

浮点数

浮点数是一种存储带有小数部分的数字的数据类型。

与 Rust 中的整型不同，浮点数只有两种子类型：

f32: 单精度浮点数类型
f64: 双精度浮点数类型

和 Rust 中的整型一样，当 Rust 推断一个变量的类型时，如果它看起来像一个浮点数，那么它就会被赋予 f64 类型。这是因为 f64 类型比 f32 类型有更高的精度，并且在大多数计算操作中几乎和 f32 类型一样快。请注意，浮点数据类型（f32 和 f64）都是有符号的。

? Rust 编程语言按照 IEEE 754 二进制浮点数表示与算术标准存储浮点数。

fn main() {
    let pi: f32 = 3.1400; // f32
    let golden_ratio = 1.610000; // f64
    let five = 5.00; // 小数点表示它必须被推断为浮点数
    let six: f64 = 6.; // 尽管类型说明被显式的添加了，小数点也是**必须**的

    println!("pi: {pi}");
    println!("黄金比例: {golden_ratio}");
    println!("五: {five}");
    println!("六: {six}");
}

仔细看第 5 行。尽管我已经为变量 six 指定了类型，但我必须至少加上一个小数点。小数点之后有什么就由你决定了。

程序的输出是相当可预测的… 吗？

pi: 3.14
黄金比例: 1.61
五: 5
六: 6

在上面的输出中，你可能已经注意到，当显示变量 pi、golden_ratio 和 five 中存储的值时，我在变量声明时在结尾增加的零已经消失了。

就算这些零没有被移除，它们也会在通过 println 宏输出值时被省略。所以，不，Rust 没有篡改你的变量值。

字符

你可以在一个变量中存储一个字符，类型是 char。像 80 年代的传统编程语言一样，你可以存储一个 ASCII 字符。但是 Rust 还扩展了字符类型，以存储一个有效的 UTF-8 字符。这意味着你可以在一个字符中存储一个表情符号 ?

? 一些表情符号实际上是两个已有表情符号的组合。一个很好的例子是“燃烧的心”表情符号：❤️‍?。这个表情符号是通过使用零宽度连接器来组合两个表情符号构成的：❤️ + ? = ❤️‍?
Rust 的字符类型无法存储这样的表情符号。

fn main() {
    let a = 'a';
    let p: char = 'p'; // 带有显性类型说明
    let crab = '?';

    println!("Oh look, {} {}! :{}", a, crab, p);
}

正如你所见，我已经将 ASCII 字符 ‘a’ 和 ‘p’ 存储在变量 a 和 p 中。我还在变量 crab 中存储了一个有效的 UTF-8 字符，即螃蟹表情符号。然后我打印了存储在每个变量中的字符。

这是输出：

Oh look, a ?! :p

布尔值

在 Rust 中，布尔值类型只存储两个可能的值之一：true 或 false。如果你想显性指定类型，请使用 bool。

fn main() {
    let val_t: bool = true;
    let val_f = false;

    println!("val_t: {val_t}");
    println!("val_f: {val_f}");
}

编译并执行上述代码后，结果如下：

val_t: true
val_f: false

额外内容：显性类型转换

在上一篇讲述 Rust 编程语言中的变量的文章中，我展示了一个非常基础的温度转换程序。在那里，我提到 Rust 不允许隐式类型转换。

但这不代表 Rust 也不允许显性类型转换 ; )

要进行显性类型转换，使用 as 关键字，后面跟着要转换的数据类型。

这是一个示例程序：

fn main() {
    let a = 3 as f64; // f64
    let b = 3.14159265359 as i32; // i32

    println!("a: {a}");
    println!("b: {b}");
}

在第二行，我没有使用 3.0，而是在 3 后面写上 as f64，以表示我希望编译器将 3（一个整数）转换为 64 位浮点数的类型转换。第三行也是一样。但是这里，类型转换是有损的。这意味着小数部分 完全消失。它不是存储为 3.14159265359，而是存储为简单的 3。

程序的输出可以验证这一点：

a: 3
b: 3

总结

本文介绍了 Rust 中的原始/标量数据类型。主要有四种这样的数据类型：整型、浮点数、字符和布尔值。

整型用于存储整数，它们有几种子类型，基于它们是有符号还是无符号以及长度。浮点数用于存储带有小数的数字，根据长度有两种子类型。字符数据类型用于存储单个有效的 UTF-8 编码字符。最后，布尔值用于存储 true 或 false 值。

在下一章中，我将讨论数组和元组等复合数据类型。敬请关注。

（题图：MJ/c0c49e15-cc9d-4eef-8e52-2f0d62294965）

via: https://itsfoss.com/rust-data-types/

作者：Pratham Patel 选题：lkxed 译者：Cubik65536 校对：wxy

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国荣誉推出