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:docdatetime: 2022-08-10T17:04:53+02:00
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= Konzepte
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https://doc.rust-lang.org/book/ch03-00-common-programming-concepts.html[Link zum Buch]
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== Variablen
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=== Mutability
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Standardmäßig sind Variablen nicht mutable, also nicht veränderbar.
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In anderen Sprachen ist das häufig `const` - in Rust gibt es aber auch `const`!
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Das Folgende funktioniert also nicht:
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[source.notCompiling, Rust]
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fn main() {
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let x = "Hello world!";
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// Das folgende funktioniert nicht, weil x nicht mutable ist!
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x = "Hello Rust!";
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}
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Damit Variablen mutable sind, muss `mut` genutzt werden:
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[source, rust]
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fn main() {
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let mut x = "Hello world!";
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// Hier funktioniert es.
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x = "Hello Rust!";
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}
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=== Constants
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Neben unveränderlichen Variablen gibt es auch noch Konstanten.
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Diese sind sehr ähnlich zu ersteren, haben aber zwei relevante Unterschiede:
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- Der Typ *muss* angegeben werden. Type inference funktioniert hier nicht.
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- Konstanten können nur auf zu Compilezeit konstante Ausdrücke gesetzt werden, keine zu Runtime veränderlichen.
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Die Konvention für Konstanten ist snake case all caps.
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Ein Beispiel dafür ist folgendes:
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[source, rust]
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const MINUTES_IN_A_DAY: u32 = 24 * 60;
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=== Shadowing
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Shadowing wurde beim Higher-Lower-Game schon einmal erwähnt.
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Anfangs habe ich es falsch verstanden: Ich dachte Shadowing wäre, dass eine Variable unter dem selben Namen in unterschiedlichen Datentypen vorhanden wäre.
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Allerdings ist es mehr ein "Reuse" eines alten Namens.
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Ein Beispiel:
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[source, rust]
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fn main() {
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let x = 5;
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let x = x + 5;
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println!("{}", x);
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}
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Die Ausgabe des Programms ist dabei der letztere Wert, hier also 10.
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Es ist also mehr eine neue Variable unter dem selben Namen wie die alte.
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Sogar der Datentyp kann sich dabei ändern, man muss sich also nicht ständig neue Namen für Variabeln ausdenken, nur weil man sie casted (Juchuu!).
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Da Variablen immer Block-Scope-basiert (?) sind, kann dies natürlich auch in einem eingebetteten Block genutzt werden.
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Der Unterschied zu mutable Variablen ist ganz einfach: neben einigen Unterschieden unter der Haube (oder?), haben mutable Variablen einen festen Datentyp, der nicht einfach geändert werden kann.
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== Datentypen
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=== Data Inference
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Jede Variable hat einen festen Datentyp.
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Der Compiler kann häufig selber herausfinden, was für einer das ist, das ist die "Type Inference".
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Wenn das nicht geht, muss manuell ein Typ festgelegt werden.
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Ein Beispiel:
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[source, rust]
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let guess: u32 = "42".parse().expect("Not a number!");
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`"42"` ist offensichtlich ein String.
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`parse()` kann verschiedene Ergebnisse-Datentypen erzeugen.
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Das Ergebnis kann also verschiedene Typen haben, wir wollen ja aber wissen, was `guess` ist.
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Hier muss also `guess: u32` angegeben werden, sonst gibt es einen Fehler vom Compiler.
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=== Scalar Types
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Skalar heißt: ein einziges Value.
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Also eine Zahl (integer/float), Boolean oder ein einzelner Character.
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==== Integer
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Es signed und unsigned Integer und verschiedener Länge - 8, 16, 32, 64 und 128 Bit und "size".
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"size" ist dabei architektur-abhängig, also zumeist 32 oder 64 Bit.
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- signed sind im Zweierkomplement
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- man kann den Datentyp direkt an eine Zahl anhängen (`5u32`)
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- man kann in Dezimalschreibweise beliebig `_` einfügen für Lesbarkeit (z.B. `1_000`)
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- außerdem schreibbar in hex (`0x...`), oct (`0o...`), bin (`0b...`) oder als Byte (`b'A'`)
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- Division zweier Integer erzeugt einen Integer (abgerundet)
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Overflows sind interessant: Wenn zu Debug compiled wird, gibt es ein panic und das Programm beendet mit einem Fehler (nicht auffangbar).
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In Release ist es dann die "normale" Variante mit einem Wrap-around. +
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Interessant ist, dass es zusätzliche Methoden für alles gibt (nicht nur `add`):
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- `wrapping_add` ersetzt das normale Addieren und wrapt
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- `checked_add` wirft einen abfangbaren Fehler bei Overflow
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- `overflowing_add` gibt einen Boolean, ob ein Overflow auftritt
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- `saturating_add` bleibt beim Maximum oder Minimum des verfügbaren Bereiches
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[source, rust]
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let number: u8 = 254;
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println!("{}", number.wrapping_add(2));
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Die Ausgabe des Programms ist 0.
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==== Floats
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Sind normale IEEE-754 floats mit 32 oder 64 Bit.
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==== Boolean
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Auch nichts besonders, `true` oder `false` halt.
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==== Chars
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Sind besonders.
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Einzelne Character in Rust sind nicht einfach wie in C ein u8 unter anderem Namen, sondern wirklich ein Zeichen.
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Jeder Unicode-Character ist ein Char, also auch `'🐧'`.
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Chars werden mit single-quotes geschrieben (Strings mit doppelten quotes).
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Allerdings scheint es noch ein wenig komplizierter zu sein, das kommt aber erst später.
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=== Combound Types
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Gruppierung von mehreren Werten in einem Typ.
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==== Tupel
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Tupel sind weird.
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Sie haben eine feste Länge (wie C-Arrays), können aber verschiedene Datentypen beinhalten, also wie in Python.
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Sie sind aber schreibbar, wenn `mut` zur Initialisierung genutzt wird, also nicht wie in Python.
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Ein paar Beispiele als Code:
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[source, rust]
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let x: (f32, char, u8) = (1.0, '🐧', 3);
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//_x.0 = 2.0; // geht nicht, da x nicht mut ist.
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let mut x: (f32, char, u8) = x;
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println!("{}", x.0); // x.0 == x[0] -> 1.0
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// Dekonstruktur. Wie in JS wird einfach zugewiesen.
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let (_a, b, _c) = x; // a = x.0 = 1.0, b = x.1 = 🐧, c = x.2 = 3
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println!("{}", b); // b is 🐧
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x.2 = 4; // x.2 ist schreibbar, wenn x mut ist.
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println!("{}", x.2);
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//x.2 = 1.0; // Das geht nicht, da x.2 ein u8 ist.
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Falls eine Funktion in Rust nichts zurückgibt, gibt sie in leeres Tupel `()`, auch `unit type` genannt, zurück.
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==== Arrays
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Arrays sind wie C-Arrays, haben also eine feste Länge und nur einen Datentyp.
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Für "Arrays" mit veränderbarer Länge gibt es Vektoren.
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Wieder etwas Code:
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[source, rust]
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let x: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5];
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// ^ so sieht der Datentyp aus
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println!("{}", x[0]); // 1, so wie immer
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let mut x = [15; 3]; // -> [15, 15, 15]
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x[0] = 16; // x = [16, 15, 15]
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Im Gegensatz zu C-Arrays wird allerdings vor dem Zugriff auf das Array ein Check durchgeführt.
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Während C also auch außerhalb des Arrays Speicher lesen kann (mindestens theoretisch), kommt es in Rust dann zu einem Compilerfehler oder einer Runtime-Panic.
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== Funktionen
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Sind wie normale Funktionen in C auch. Keyword ist `fn`.
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Beispiel:
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[source, rust]
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fn calculate_sum(a: i32, b: i32) -> i64 {
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// Statements können natürlich normal genutzt werden
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let c: i64 = a + b
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// Wenn das letzte Statement kein ";" am Ende hat, ist es die Rückgabe
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// Quasi "return c;"
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// "let ...." returnt aber nichts
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// Könnte aber auch einfach nur "a + b" sein.
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c
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}
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== Kommentare
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Schon häufiger in den Beispielen - einfach `//`.
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Es gibt auch noch spezielle Docstrings, aber das kommt später.
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== Kontrollfluss
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=== `if`
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- ohne runde Klammern um die Bedingung
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- _immer_ geschweifte Klammern, zumindest kein Beispiel ohne
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- Geht auch als short-if bei `let x = if condition { 5 } else { 6 }`
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- Bedingung *muss* ein bool sein!
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=== `loop`
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- Basically ein `while (true)`
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- `break` und `continue`
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- Können labels haben. Dann kann `break 'label` genutzt werden
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Beispiel für labels:
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[source, rust]
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fn main() {
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'outer: loop {
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let mut a = 1;
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loop {
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a += 1;
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if a == 10 {
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break 'outer;
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}
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}
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}
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}
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==== Ergebnis aus der Loop
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`break` mit Wert ist Rückgabe.
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Einfaches Beispiel:
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[source, rust]
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fn main() {
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let mut counter = 0;
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let result = loop {
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counter += 1;
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if counter == 10 {
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|
break counter * 2;
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|
}
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};
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println!("{}", result); // 20
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}
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=== `while`
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- nutzt auch keine runden Klammern
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- sonst normal
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=== `for`
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Looped durch eine Collection (wie in Python).
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[source, rust]
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fn main() {
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let a = [10, 20, 30, 40, 50];
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for element in a {
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println!("{}", element);
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}
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}
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