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文章目录
- Rust 基础数据类型介绍（一）
- 一、固定宽度的数值类型
- 1.1 整型
- 1.1.1 无符号整型
- 1.1.2 有符号整型
- 1.1.3 整型字面量
- 1.1.4 字节字面量
- 1.2 浮点类型
- 1.3 转换运算符
- 1.4 检查算法、回绕算法、饱和算法和溢出算法
- 1.4.1 检查运算
- 1.4.2 回绕运算
- 1.4.3 饱和运算
- 1.4.4 溢出运算
Rust 基础数据类型介绍（一）
Rust中的数据类型如下所示，我会分多篇博客来介绍，下面先看一个总览：
| 类型 | 简要说明 |
|---|---|
| i8、i16、i32、i64、i128、u8、u16、u32、u64、u128 | 给定位宽的有符号整数和无符号整数 |
| isize、usize | 与机器字（32bit、64bit）一样大的有符号整数和无符号整数 |
| f32、f64 | 单精度IEEE浮点数和双精度IEEE浮点数 |
| bool | 布尔值 |
| char | Unicode字符，32位宽（4字节） |
| （） | 单元元组（空元组） |
| （char，u8，i32） | 元组（允许混合类型） |
| Box<Attend> | 指向堆中值的拥有型指针 |
| &i32、&mut i32 | 共享引用和可变引用，非拥有型指针，其生命周期不能超出引用目标 |
| String | UTF-8字符串，动态分配大小 |
| &str | 对str的引用，指向UTF-8文本的非拥有型指针 |
| [f64;4]、[u8;256] | 数组，固定长度，其元素类型都相同 |
| Vec[f64] | 向量，可变长度，其元素类型都相同 |
| &[u8]、*mut [u8] | 对切片（数组或向量某一部分）的引用，包含指针和长度 |
| Option<&str> | 可选值，或为None（无值），或者为Some(v)（有值，其值为v） |
| Result<u64, Error> | 可能失败的操作结果，或者为成功值OK(v)，或者为错误值Err(e) |
| struct S { x: f32, y: f32 } | 具名字段型结构体 |
| struct T(i32, char); | 元组型结构体 |
| struct E; | 单元型结构体，无字段 |
| enum Attend { OnTime, Late(u32)} | 枚举，或代数数据类型 |
| &dyn Any、&mut dyn Read | 特型（trait）对象，是对任何实现了一组给定方法的值的引用 |
| fn(&str)->bool | 函数指针 |
| （闭包类型没有显式书写形式） | 闭包 |
一、固定宽度的数值类型
Rust中数值类型的名称都遵循一种统一的模式，也就是位数表面它的宽度，以前缀表明它的用法，如下图所示：
| 位宽 | 无符号整数 | 有符号整数 | 浮点数 |
|---|---|---|---|
| 8 | u8 | i8 | |
| 16 | u16 | i16 | |
| 32 | u32 | i32 | f32 |
| 64 | u64 | i64 | f64 |
| 128 | u128 | i128 | |
| 机器字 | usize | isize |
1.1 整型
1.1.1 无符号整型
Rust 的无符号整型会使用它们的完整范围来表示正值和 0，如下表所示：
| 类型 | 范围 |
|---|---|
| u8 | 0~28-1（0~255） |
| u16 | 0~216-1（0~65535） |
| u32 | 0~232-1（0~4 294 967 295） |
| u64 | 0~264-1（0~18 446 744 073 709 551 615） |
| u128 | 0~2128-1（0~255） |
| usize | 0~232-1 或 0~264-1 |
1.1.2 有符号整型
Rust 的有符号整型会使用二进制补码表示，使用与相应的无符号类型相同的位模式来覆盖正值和负值的范围，如下表所示：
| 类型 | 范围 |
|---|---|
| i8 | -27 ~ 27-1（-128 ~ 127） |
| i16 | -215 ~ 215-1（-32768 ~ 32767） |
| i32 | -231 ~ 231-1（-2 147 483 648 ~ 2 147 483 647） |
| i64 | -263 ~ 263-1 |
| i128 | -2127 ~ 21278-1（0~255） |
| isize | -231 ~ 231-1 或 -263 ~ 263-1 |
Rust会将u8类型作为字节值。例如，从二进制文件或套接字中读取数据时会产生一个 u8 值构成的流。usize类型和isize类型类似于C和C++中的size_t和ptrdiff_t，他们的精度与目标机器上地址空间的大小一致，即在32位架构上是32位长，在64位架构上是64位长。Rust要求数组索引是usize值，用来表示数组或向量大小或数据结构中元素数量的值通常也是usize类型。
1.1.3 整型字面量
Rust中的整型字面量可以带上一个后缀来指示它的类型，例如，65u8是 u8类型。如果整型字面量没有携带类型后缀，Rust会延迟确定其类型，如果有多个候选类型，且包含i32，则选择 i32，否则报告类型歧义错误。
前缀 0x、0o 和 0b 分别表示十六进制字面量、八进制字面量和二进制字面量。为了易读性，可以在数字之间任意插入下划线，例如，4_294_967_295。下划线的具体位置无关紧要，因此也可以将十六进制数或二进制数按 4 位数字而非 3 位数字进行分组（如 0xffff_ffff），或分隔开数字的类型后缀（如 127_u8）。
| 字面量 | 类型 | 十进制数值 |
|---|---|---|
| 116i8 | i8 | 116 |
| 0xcafeu32 | u32 | 51966 |
| 0b0010_1010 | 推断 | 42 |
| 0o106 | 推断 | 70 |
下面是一个很有趣的问题，当我们运行
println!("{}", (-4).abs());Rust编译器会报错，提示无法确定数据类型：
通常情况下是不需要指明数据类型的，Rust会自行推断，但是上面的例子中没有什么方法可用于推测 -4 的类型，因此我们需要显示的告诉Rust，例如下面的代码：println!("{}", (-4_i32).abs()); println!("{}", i32::abs(-4));另外需要注意，因为
.运算符的优先级高于一元前缀运算符，所以需要在 -4 周围添加括号！
1.1.4 字节字面量
Rust为 u8 类型提供了字节字面量，例如，b’x’ 表示以字符 x 的ASCII码作为 u8的值。需要注意的是只有ASCII字符才能出现在字节字面量中。下面几个字符是需要使用转义字符来表示的：
| 字符 | 字节字面量 | 等效数值 |
|---|---|---|
| 单引号（'） | b’‘’ | 39u8 |
| 反斜杠（\） | b’\’ | 92u8 |
| 换行（lf） | b’\n’ | 10u8 |
| 回车（cr） | b’\r’ | 13u8 |
| 制表符（tab） | b’\t’ | 9u8 |
1.2 浮点类型
Rust 提供了 IEEE 单精度浮点类型和 IEEE 双精度浮点类型。这些类型包括正无穷大和负无穷大、不同的正零值和负零值，以及非数值。如下表所示：
| 类型 | 精度 | 范围 |
|---|---|---|
| f32 | IEEE单精度（至少6位小数） | 大约 -3.4x1038 ~ +3.4x1038 |
| f64 | IEEE双精度（至少15位小数） | 大约 -1.8x10308 ~ +1.8x10308 |
Rust 的 f32 和 f64 分别对应于 C 和 C++（在支持 IEEE 浮点的实现中）以及 Java（始终使用 IEEE 浮点）中的 float 类型和 double 类型。
如果浮点字面量缺少类型后缀，那么Rust会检查上下文以查看值的使用方式，如果发现两种浮点类型都合适，就会默认选择f64。
1.3 转换运算符
可以使用as运算符将一种整型类型转换为另一种整型类型。例如，
assert_eq!( 10_i8 as u16, 10_u16); // 范围内转换
assert_eq!( 2525_u16 as i16, 2525_i16); // 范围内转换assert_eq!( -1_i16 as i32, -1_i32); // 带符号扩展
assert_eq!(65535_u16 as i32, 65535_i32); // 填零扩展// 超出目标范围的转换生成的值等于原始值对2N取模的值，
// 其中N是按位算的目标宽度。有时这也称为“截断”
assert_eq!( 1000_i16 as u8, 232_u8);
assert_eq!(65535_u32 as i16, -1_i16);assert_eq!( -1_i8 as u8, 255_u8);
assert_eq!( 255_u8 as i8, -1_i8);
1.4 检查算法、回绕算法、饱和算法和溢出算法
当整型算术运算溢出时，Rust在调试构建中会出现 panic。而在发布构建中，运算会回绕，即它生成的值等于“数学意义上正确的结果”对“值类型范围”取模的值（在任何情况下不会出现像C和C++中那样出现“溢出未定义”的行为）。
如果这种默认行为不是你想要的，则整型提供的某些方法可以让你准确地阐明自己期望的行为。
1.4.1 检查运算
检查运算会返回结果的Option 值：如果数学意义上正确的结果可以表示为该类型的值，那么就为 Some(v)，否则为 None。
// 10与20之和可以表示为u8
assert_eq!(10_u8.checked_add(20), Some(30));// 很遗憾，100与200之和不能表示为u8
assert_eq!(100_u8.checked_add(200), None);// 做加法。如果溢出，则会出现panic
let sum = x.checked_add(y).unwrap();// 奇怪的是，在某种特殊情况下，带符号的除法也会溢出。
// 带符号的n位类型可以表示-2^(n-1)，但不足以表示2^(n-1)
assert_eq!((-128_i8).checked_div(-1), None);
1.4.2 回绕运算
回绕运算会返回与“数学意义上正确的结果”对“值类型范围”取模的值相等的值。
// 第一个结果可以表示为u16，第二个则不能，所以会得到250000 对216的模
assert_eq!(100_u16.wrapping_mul(200), 20000);
assert_eq!(500_u16.wrapping_mul(500), 53392);// 对有符号类型的运算可能会回绕为负值
assert_eq!(500_i16.wrapping_mul(500), -12144);// 在移位运算中，移位距离会在值的大小范围内回绕，
// 所以在16位类型中移动17位就相当于移动了1位
assert_eq!(5_i16.wrapping_shl(17), 10);
1.4.3 饱和运算
饱和运算会返回最接近“数学意义上正确结果”的可表达值。换句话说，结果“紧贴着”该类型可表达的最大值和最小值。
assert_eq!(32760_i16.saturating_add(10), 32767);
assert_eq!((-32760_i16).saturating_sub(10), -32768);
不存在饱和除法、饱和求余法或饱和位移法
1.整数相除一般不会溢出，即使溢出也没有“数学意义上的正确结果”
2.饱和是对溢出的一种补救方式，余数不可能溢出，因此饱和也没有意义
3.饱和是对溢出的一种补救方式，移位的溢出在不同情况下补救方式不同，因此无法统一支持
1.4.4 溢出运算
溢出运算会返回一个元组 (result, overflowed)，其中 result 是函数的回绕版本所返回的内容，而 overflowed 是一个布尔值，指示是否发生过溢出。
assert_eq!(255_u8.overflowing_sub(2), (253, false));
assert_eq!(255_u8.overflowing_add(2), (1, true));
前缀 checked_、wrapping_、saturating_ 或 overflowing_ 后面可以跟着的运算名称如下表所示：
| 运算 | 名称后缀 | 例子 |
|---|---|---|
| 加法 | add | 100_i8.checked_add(27) == Some(127) |
| 减法 | sub | 10_u8.checked_sub(11) == None |
| 乘法 | mul | 128_u8.saturating_mul(3) == 255 |
| 除法 | div | 64_u16.wrapping_div(8) == 8 |
| 求余 | rem | (-32768_i16).wrapping_rem(-1) == 0 |
| 取负 | neg | (-128_i8).checked_neg() == None |
| 绝对值 | abs | (-32768_i16).wrapping_abs() == -32768 |
| 求幂 | pow | 3_u8.checked_pow(4) == Some(81) |
| 按位左移 | shl | 10_u32.wrapping_shl(34) == 40 |
| 按位右移 | shr | 40_u64.wrapping_shr(66) == 10 |
