集册 Rust 中文教程 基础运算符和字符串格式化

基础运算符和字符串格式化

—— 操作符和格式化字符串

欢马劈雪     最近更新时间:2020-08-04 05:37:59

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现在的Rust资料,无论是Book还是RustByExample都没有统一而完全的介绍Rust的操作符。一个很重要的原因就是,Rust的操作符号和C++大部分都是一模一样的。

一元操作符

顾名思义,一元操作符是专门对一个Rust元素进行操纵的操作符,主要包括以下几个:

  • -: 取负,专门用于数值类型。
  • *: 解引用。这是一个很有用的符号,和DerefDerefMut)这个trait关联密切。
  • !: 取反。取反操作相信大家都比较熟悉了,不多说了。有意思的是,当这个操作符对数字类型使用的时候,会将其每一位都置反!也就是说,你对一个1u8进行!的话你将会得到一个254u8
  • &&mut: 租借,borrow。向一个owner租借其使用权,分别是租借一个只读使用权和读写使用权。

二元操作符

算数操作符

算数运算符都有对应的trait的,他们都在std::ops下:

  • +: 加法。实现了std::ops::Add
  • -: 减法。实现了std::ops::Sub
  • *: 乘法。实现了std::ops::Mul
  • /: 除法。实现了std::ops::Div
  • %: 取余。实现了std::ops::Rem

位运算符

和算数运算符差不多的是,位运算也有对应的trait。

  • &: 与操作。实现了std::ops::BitAnd
  • |: 或操作。实现了std::ops::BitOr
  • ^: 异或。实现了std::ops::BitXor
  • <<: 左移运算符。实现了std::ops::Shl
  • >>: 右移运算符。实现了std::ops::Shr

惰性boolean运算符

逻辑运算符有三个,分别是&&||!。其中前两个叫做惰性boolean运算符,之所以叫这个名字。是因为在Rust里也会出现其他类C语言的逻辑短路问题。所以取了这么一个高大上然并卵的名字。 其作用和C语言里的一毛一样啊!哦,对了,有点不同的是Rust里这个运算符只能用在bool类型变量上。什么 1 && 1 之类的表达式给我死开。

比较运算符

比较运算符其实也是某些trait的语法糖啦,不同的是比较运算符所实现的trait只有两个std::cmp::PartialEqstd::cmp::PartialOrd

其中, ==!=实现的是PartialEq。 而,<>>=<=实现的是PartialOrd

边看本节边翻开标准库(好习惯,鼓励)的同学一定会惊奇的发现,不对啊,std::cmp这个mod下明明有四个trait,而且从肉眼上来看更符合逻辑的OrdEq岂不是更好?其实,Rust对于这四个trait的处理是很明确的。分歧主要存在于浮点类型。 熟悉IEEE的同学一定知道浮点数有一个特殊的值叫NaN,这个值表示未定义的一个浮点数。在Rust中可以用0.0f32 / 0.0f32来求得其值。那么问题来了,这个数他是一个确定的值,但是它表示的是一个不确定的数!那么 NaN != NaN 的结果是啥?标准告诉我们,是 true 。但是这么写又不符合Eq的定义里total equal(每一位一样两个数就一样)的定义。因此有了PartialEq这么一个定义,我们只支持部分相等好吧,NaN这个情况我就给它特指了。

为了普适的情况,Rust的编译器选择了PartialOrdPartialEq来作为其默认的比较符号的trait。我们也就和中央保持一致就好。

类型转换运算符

其实这个并不算运算符,因为他是个单词as

这个就是C语言中各位熟悉的显式类型转换了。

show u the code:

fn avg(vals: &[f64]) -> f64 {
    let sum: f64 = sum(vals);
    let num: f64 = len(vals) as f64;
    sum / num
}

重载运算符

上面说了很多trait。有人会问了,你说这么多干啥?

答,为了运算符重载!

Rust是支持运算符重载的(某咖啡语言哭晕在厕所)。

关于这部分呢,在本书的第30节会有很详细的叙述,因此在这里我就不铺开讲了,上个栗子给大家,仅作参考:

use std::ops::{Add, Sub};

#[derive(Copy, Clone)]
struct A(i32);

impl Add for A {
    type Output = A;
    fn add(self, rhs: A) -> A {
        A(self.0 + rhs.0)
    }
}

impl Sub for A {
    type Output = A;
    fn sub(self, rhs: A) -> A{
        A(self.0 - rhs.0)
    }
}

fn main() {
    let a1 = A(10i32);
    let a2 = A(5i32);
    let a3 = a1 + a2;
    println!("{}", (a3).0);
    let a4 = a1 - a2;
    println!("{}", (a4).0);
}

output:

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5

格式化字符串

说起格式化字符串,Rust采取了一种类似Python里面format的用法,其核心组成是五个宏和两个trait:format!format_arg!print!println!write!;DebugDisplay

相信你们在写Rust版本的Hello World的时候用到了print!或者println!这两个宏,但是其实最核心的是format!,前两个宏只不过将format!的结果输出到了console而已。

那么,我们来探究一下format!这个神奇的宏吧。

在这里呢,列举format!的定义是没卵用的,因为太复杂。我只为大家介绍几种典型用法。学会了基本上就能覆盖你平时80%的需求。

首先我们来分析一下format的一个典型调用

fn main() {
    let s = format!("{1}是个有着{0:>0width$}KG重,{height:?}cm高的大胖子",
                    81, "wayslog", width=4, height=178);
    // 我被逼的牺牲了自己了……
    print!("{}", s);
}

我们可以看到,format!宏调用的时候参数可以是任意类型,而且是可以position参数和key-value参数混合使用的。但是要注意的一点是,key-value的值只能出现在position值之后并且不占position。例如例子里你用3$引用到的绝对不是width,而是会报错。 这里面关于参数稍微有一个规则就是,参数类型必须要实现 std::fmt mod 下的某些trait。比如我们看到原生类型大部分都实现了DisplayDebug这两个宏,其中整数类型还会额外实现一个Binary,等等。

当然了,我们可以通过 {:type}的方式去调用这些参数。

比如这样:

format!("{:b}", 2);
// 调用 `Binary` trait
// Get : 10
format!("{:?}", "Hello");
// 调用 `Debug`
// Get : "Hello"

另外请记住:type这个地方为空的话默认调用的是Display这个trait。

关于:号后面的东西其实还有更多式子,我们从上面的{0:>0width$}来分析它。

首先>是一个语义,它表示的是生成的字符串向右对齐,于是我们得到了 0081这个值。与之相对的还有<(向左对齐)和^(居中)。

再接下来0是一种特殊的填充语法,他表示用0补齐数字的空位,要注意的是,当0作用于负数的时候,比如上面例子中wayslog的体重是-81,那么你最终将得到-0081;当然了,什么都不写表示用空格填充啦;在这一位上,还会出现+#的语法,使用比较诡异,一般情况下用不上。

最后是一个组合式子width$,这里呢,大家很快就能认出来是表示后面key-value值对中的width=4。你们没猜错,这个值表示格式化完成后字符串的长度。它可以是一个精确的长度数值,也可以是一个以$为结尾的字符串,$前面的部分可以写一个key或者一个postion。

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