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计算机和数值关联在一起的时间,远比我们想象的要长,因此数值类型可以说是有计算机以来就有的类型,下面内容将深入讨论 Rust 的数值类型以及相关的运算符。
## 整数和浮点数
Rust 使用一个相对传统的语法来创建整数(`1`, `2`, ...)和浮点数(`1.0`, `1.1`, ...)。整数、浮点数的运算和你在其它语言上见过的一致,都是通过常见的运算符来完成。
> 不仅仅是数值类型, Rust 也允许在复杂类型上定义运算符,例如在自定义类型上定义 `+` 运算符, 这种行为被称为运算符重载, Rust 具体支持的可重载运算符见[附录 B](https://course.rs/appendix/operators.html#运算符)
## ## 整数类型
## 整数类型
**整数**是没有小数部分的数字。之前使用过的 `i32` 类型,表示有符号的 32 位整数( `i` 是英文单词 _integer_ 的首字母,与之相反的是 `u` ,代表无符号 `unsigned` 类型)。下表显示了 Rust 中的内置的整数类型:
@ -42,91 +41,36 @@ Rust 使用一个相对传统的语法来创建整数(`1`, `2`, ...)和浮
这么多类型,有没有一个简单的使用准则?答案是肯定的, Rust 整形默认使用 `i32` ,例如 `let i = 1` ,那 `i` 就是 `i32` 类型,因此你可以首选它,同时该类型也往往是性能最好的。`isize` 和 `usize` 的主要应用场景是用作集合的索引。
> ##### 整型溢出
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> 比方说有一个 `u8` ,它可以存放从 0 到 255 的值。那么当你将其修改为范围之外的值,比如 256, 则会发生**整型溢出**。关于这一行为 Rust 有一些有趣的规则:当在 debug 模式编译时, Rust 会检查整型溢出,若存在这些问题,则使程序在编译时 _panic_ (崩溃,Rust 使用这个术语来表明程序因错误而退出)。
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> 在当使用 `--release` 参数进行 release 模式构建时, Rust ** 不**检测溢出。相反, 当检测到整型溢出时, Rust 会按照补码循环溢出( _two’ s complement wrapping_) 的规则处理。简而言之, 大于该类型最大值的数值会被补码转换成该类型能够支持的对应数字的最小值。比如在 `u8` 的情况下, 256 变成 0, 257 变成 1, 依此类推。程序不会 _panic_ ,但是该变量的值可能不是你期望的值。依赖这种默认行为的代码都应该被认为是错误的代码。
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> 要显式处理可能的溢出,可以使用标准库针对原始数字类型提供的这些方法:
>
> - 使用 `wrapping_*` 方法在所有模式下都按照补码循环溢出规则处理,例如 `wrapping_add`
> - 如果使用 `checked_*` 方法时发生溢出,则返回 `None` 值
> - 使用 `overflowing_*` 方法返回该值和一个指示是否存在溢出的布尔值
> - 使用 `saturating_*` 方法使值达到最小值或最大值
#### 浮点类型
**浮点类型数字** 是带有小数点的数字,在 Rust 中浮点类型数字也有两种基本类型: `f32` 和 `f64` ,分别为 32 位和 64 位大小。默认浮点类型是 `f64` ,在现代的 CPU 中它的速度与 `f32` 几乎相同,但精度更高。
下面是一个演示浮点数的示例:
#### 整型溢出
```rust
fn main() {
let x = 2.0; // f64
let y: f32 = 3.0; // f32
}
```
浮点数根据 `IEEE-754` 标准实现。`f32` 类型是单精度浮点型,`f64` 为双精度。
#### 数字运算
Rust 支持所有数字类型的基本数学运算:加法、减法、乘法、除法和取模运算。下面代码各使用一条 `let` 语句来说明相应运算的用法:
```rust
fn main() {
// 加法
let sum = 5 + 10;
假设有一个 `u8` ,它可以存放从 0 到 255 的值。那么当你将其修改为范围之外的值,比如 256, 则会发生**整型溢出**。关于这一行为 Rust 有一些有趣的规则:当在 debug 模式编译时, Rust 会检查整型溢出,若存在这些问题,则使程序在编译时 _panic_ (崩溃,Rust 使用这个术语来表明程序因错误而退出)。
// 减法
let difference = 95.5 - 4.3;
在当使用 `--release` 参数进行 release 模式构建时, Rust ** 不**检测溢出。相反, 当检测到整型溢出时, Rust 会按照补码循环溢出( _two’ s complement wrapping_) 的规则处理。简而言之, 大于该类型最大值的数值会被补码转换成该类型能够支持的对应数字的最小值。比如在 `u8` 的情况下, 256 变成 0, 257 变成 1, 依此类推。程序不会 _panic_ ,但是该变量的值可能不是你期望的值。依赖这种默认行为的代码都应该被认为是错误的代码。
// 乘法
let product = 4 * 30;
要显式处理可能的溢出,可以使用标准库针对原始数字类型提供的这些方法:
// 除法
let quotient = 56.7 / 32.2;
- 使用 `wrapping_*` 方法在所有模式下都按照补码循环溢出规则处理,例如 `wrapping_add`
- 如果使用 `checked_*` 方法时发生溢出,则返回 `None` 值
- 使用 `overflowing_*` 方法返回该值和一个指示是否存在溢出的布尔值
- 使用 `saturating_*` 方法使值达到最小值或最大值
// 求余
let remainder = 43 % 5;
}
```
## 浮点类型
这些语句中的每个表达式都使用了数学运算符,并且计算结果为一个值,然后绑定到一个变量上。[附录 B](https://course.rs/appendix/operators.html#运算符) 中给出了 Rust 提供的所有运算符的列表 。
**浮点类型数字** 是带有小数点的数字,在 Rust 中浮点类型数字也有两种基本类型: `f32` 和 `f64` ,分别为 32 位和 64 位大小。默认浮点类型是 `f64` ,在现代的 CPU 中它的速度与 `f32` 几乎相同,但精度更高。
再来看一个综合性 的示例:
下面是一个演示浮点数的示例:
```rust
fn main() {
// 编译器会进行自动推导, 给予twenty i32的类型
let twenty = 20;
// 类型标注
let twenty_one: i32 = 21;
// 通过类型后缀的方式进行类型标注: 22是i32类型
let twenty_two = 22i32;
// 只有同样类型,才能运算
let addition = twenty + twenty_one + twenty_two;
println!("{} + {} + {} = {}", twenty, twenty_one, twenty_two, addition);
// 对于较长的数字, 可以用_进行分割, 提升可读性
let one_million: i64 = 1_000_000;
println!("{}", one_million.pow(2));
// 定义一个f32数组, 其中42.0会自动被推导为f32类型
let forty_twos = [
42.0,
42f32,
42.0_f32,
];
let x = 2.0; // f64
// 打印数组中第一个值, 并控制小数位为2位
println!("{:.2}", forty_twos[0]);
let y: f32 = 3.0; // f32
}
```
浮点数根据 `IEEE-754` 标准实现。`f32` 类型是单精度浮点型,`f64` 为双精度。
#### 浮点数陷阱
浮点数由于底层格式的特殊性,导致了如果在使用浮点数时不够谨慎,就可能造成危险,有两个原因:
@ -224,6 +168,106 @@ fn main() {
}
```
## 数字运算
Rust 支持所有数字类型的基本数学运算:加法、减法、乘法、除法和取模运算。下面代码各使用一条 `let` 语句来说明相应运算的用法:
```rust
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;
// 求余
let remainder = 43 % 5;
}
```
这些语句中的每个表达式都使用了数学运算符,并且计算结果为一个值,然后绑定到一个变量上。[附录 B](https://course.rs/appendix/operators.html#运算符) 中给出了 Rust 提供的所有运算符的列表。
再来看一个综合性的示例:
```rust
fn main() {
// 编译器会进行自动推导, 给予twenty i32的类型
let twenty = 20;
// 类型标注
let twenty_one: i32 = 21;
// 通过类型后缀的方式进行类型标注: 22是i32类型
let twenty_two = 22i32;
// 只有同样类型,才能运算
let addition = twenty + twenty_one + twenty_two;
println!("{} + {} + {} = {}", twenty, twenty_one, twenty_two, addition);
// 对于较长的数字, 可以用_进行分割, 提升可读性
let one_million: i64 = 1_000_000;
println!("{}", one_million.pow(2));
// 定义一个f32数组, 其中42.0会自动被推导为f32类型
let forty_twos = [
42.0,
42f32,
42.0_f32,
];
// 打印数组中第一个值, 并控制小数位为2位
println!("{:.2}", forty_twos[0]);
}
```
## 位运算
Rust的运算基本上和其他语言一样
| 运算符 | 说明 |
| ------- | -------------------------------------- |
| & 位与 | 相同位置均为1时则为1, 否则 |
| \| 位或 | 相同位置只要有1时则为1, 否则为0 |
| ^ 异或 | 相同位置不相同则为1, 相同则为0 |
| ! 位非 | 把位中的0和1相互取反, 即0置为1, 1置为0 |
| < < 左移 | 所有位向左移动指定位数,右位补零 |
| >> 右移 | 所有位向右移动指定位数,左位补零 |
```rust
fn main() {
// 二进制为00000010
let a:i32 = 2;
// 二进制为00000011
let b:i32 = 3;
println!("(a & b) value is {}", a & b);
println!("(a | b) value is {}", a | b);
println!("(a ^ b) value is {}", a ^ b);
println!("(!b) value is {} ", !b);
println!("(a < < b ) value is { } " , a < < b ) ;
println!("(a >> b) value is {}", a >> b);
let mut a = a;
// 注意这些计算符除了!之外都可以加上=进行赋值 (因为!=要用来判断不等于)
a < < = b;
println!("(a < < b ) value is { } " , a ) ;
}
```
## 序列(Range)
Rust 提供了一个非常简洁的方式,用来生成连续的数值,例如 `1..5` ,生成从 1 到 4 的连续数字,不包含 5 ; `1..=5`,生成从 1 到 5 的连续数字,包含 5, 它的用途很简单, 常常用于循环中: