Rust学习之数值类型

我爱海鲸 2023-07-25 04:40:17 rust学习

简介rust

Rust 的每个值都有确切的数据类型data type),该类型告诉 Rust 数据是被指定成哪类数据,从而让 Rust 知道如何使用该数据。

标量类型和复合类型。

标量类型

标量(scalar)类型表示单个值。Rust 有 4 个基本的标量类型:整型、浮点型、布尔型和字符。

整数类型

长度 有符号类型 无符号类型
8 位 i8 u8
16 位 i16 u16
32 位 i32 u32
64 位 i64 u64
128 位 i128 u128
视架构而定 isize usize

isize 和 usize 类型取决于程序运行的计算机 CPU 类型: 若 CPU 是 32 位的,则这两个类型是 32 位的,同理,若 CPU 是 64 位,那么它们则是 64 位。

属于多种数字类型的数字字面量允许使用类型后缀来指定类型,例如 57u8。数字字面量还可以使用 _ 作为可视分隔符以方便读数,如 1_000,此值和 1000 相同。

数字字面量 示例
十进制 98_222
十六进制 0xff
八进制 0o77
二进制 0b1111_0000
字节 (仅限于 u8) b'A'

如果不确定,Rust 的默认形式通常是个不错的选择,整型默认是 i32isize 和 usize 的主要应用场景是用作某些集合的索引。

整型溢出

 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。

当使用 --release 参数进行 release 模式构建时,Rust 检测溢出。

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

下面是一个演示wrapping_*方法的示例:

fn main() {
    let a : u8 = 255;
    let b = a.wrapping_add(20);
    println!("{}", b);  // 19
}

浮点类型

浮点数floating-point number)是带有小数点的数字,在 Rust 中浮点类型(简称浮点型)数字也有两种基本类型。Rust 的浮点型是 f32 和 f64,它们的大小分别为 32 位和 64 位。默认浮点类型是 f64,因为在现代的 CPU 中它的速度与 f32 的几乎相同,但精度更高。所有浮点型都是有符号的。

下面是一个演示浮点数的示例:

fn main() {
    let x = 2.0; // f64

    let y: f32 = 3.0; // f32
}

浮点数按照 IEEE-754 标准表示。f32 类型是单精度浮点型,f64 为双精度浮点型。

NaN

对于数学上未定义的结果,例如对负数取平方根 -42.1.sqrt() ,会产生一个特殊的结果:Rust 的浮点数类型使用 NaN (not a number)来处理这些情况。

所有跟 NaN 交互的操作,都会返回一个 NaN,而且 NaN 不能用来比较,下面的代码会崩溃:

fn main() {
  let x = (-42.0_f32).sqrt();
  assert_eq!(x, x);
}

出于防御性编程的考虑,可以使用 is_nan() 等方法,可以用来判断一个数值是否是 NaN :

fn main() {
    let x = (-42.0_f32).sqrt();
    if x.is_nan() {
        println!("未定义的数学行为")
    }
}

位运算

运算符 说明
& 位与 相同位置均为1时则为1,否则为0
| 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0
>> 右移 所有位向右移动指定位数,带符号移动(正数补0,负数补1)

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:

for i in 1..=5 {
    println!("{}",i);
}

序列只允许用于数字或字符类型,原因是:它们可以连续,同时编译器在编译期可以检查该序列是否为空,字符和数字值是 Rust 中仅有的可以用于判断是否为空的类型。如下是一个使用字符类型序列的例子:

for i in 'a'..='z' {
    println!("{}",i);
}
  • Rust 拥有相当多的数值类型. 因此你需要熟悉这些类型所占用的字节数,这样就知道该类型允许的大小范围以及你选择的类型是否能表达负数
  • 类型转换必须是显式的. Rust 永远也不会偷偷把你的 16bit 整数转换成 32bit 整数
  • Rust 的数值上可以使用方法. 例如你可以用以下方法来将 13.14 取整:13.14_f32.round(),在这里我们使用了类型后缀,因为编译器需要知道 13.14 的具体类型

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