2.1 变量与常量

在任何编程语言中，变量和常量都是最基础的概念。它们用于存储和表示数据。Rust 在变量和常量的设计上，引入了一些独特且强大的特性，尤其是不可变性（Immutability） 的默认原则，这从根本上影响了代码的安全性和可读性。

变量（Variables）

在 Rust 中，使用 let 关键字来声明一个变量。

let x = 5;

默认情况下，Rust 中的变量是不可变的（immutable）。这意味着一旦一个值被绑定到一个变量名上，你就无法再改变这个值。尝试修改一个不可变变量会导致编译错误。

let x = 5;
x = 6; // 错误！不能对不可变变量 x 进行二次赋值

这种设计是 Rust 的核心安全特性之一。它强制开发者明确地声明哪些值是可以变化的，从而避免了许多因为意外修改而导致的 bug。编译器会在编译时检查这些规则，确保数据流的安全性。

如果你需要一个可以改变的变量，可以使用 mut 关键字显式地声明它为可变的（mutable）。

let mut y = 10;
println!("y 的初始值是: {}", y);
y = 20; // 正确，因为 y 被声明为可变的
println!("y 的新值是: {}", y);

变量遮蔽（Shadowing）

Rust 允许你声明一个与之前变量同名的新变量。这被称为“遮蔽”。新变量会“遮蔽”掉之前的变量，直到它自身的作用域结束或被再次遮蔽。

let z = 5;
let z = z + 1; // 这里我们声明了一个新的变量 z，它遮蔽了之前的 z

{
    let z = z * 2; // 在这个内部作用域中，z 被另一个新的 z 遮蔽
    println!("内部作用域中的 z 是: {}", z); // 输出: 12
}

println!("外部作用域中的 z 是: {}", z); // 输出: 6，内部作用域的遮蔽已经结束

遮蔽与 mut 不同：

  • mut 是在同一个变量上修改其值。
  • 遮蔽 是创建一个全新的变量。它允许我们改变一个变量的类型，或者改变其可变性，但复用同一个变量名。
let spaces = "   "; // spaces 是 &str 类型
let spaces = spaces.len(); // 遮蔽后，spaces 变成了 usize 类型

常量（Constants）

常量是绑定到一个名称且永远不允许改变的值。常量与不可变变量有几个关键区别：

  1. 声明关键字: 常量使用 const 关键字声明，而不是 let。
  2. 类型必须注明: 常量的类型必须显式标注。变量在很多情况下可以由编译器推断，但常量不行。
  3. 常量可以是任何作用域: 常量可以在任何作用域中声明，包括全局作用域。这使得它们非常适合用于程序中多处需要的、硬编码的值。
  4. 常量只能被设置为常量表达式: 常量不能被设置为一个只能在运行时计算出的值。它们必须在编译时就能确定。
const MAX_POINTS: u32 = 100_000; // 使用下划线增强可读性，类型必须为 u32

fn main() {
    println!("最大点数是: {}", MAX_POINTS);
    
    // const THREE_HOURS_IN_SECONDS: u32 = 60 * 60 * 3; // 这也是一个常量表达式，可以在编译时计算
}

Rust 中常量的命名约定是全部使用大写字母，单词之间用下划线分隔。

总结

特性let (默认)let mutconst
可变性不可变可变不可变
类型标注通常可以推断通常可以推断必须标注
作用域局部作用域局部作用域任何作用域（包括全局）
值任何表达式任何表达式编译时常量表达式
关键字letlet mutconst

理解变量与常量的区别，以及 Rust 默认不可变的哲学，是写出安全、高效 Rust 代码的第一步。在后续的章节中，你会看到这一设计原则如何贯穿于所有权、借用等更高级的概念中。

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