Rust 入門之函數和註釋範例詳解

2022-08-25 18:00:25

寫在前面

今天我們來學習 Rust 中的函數，最後會捎帶介紹一下如何在 Rust 中寫註釋。也是比較輕量級的一節，大家快速過一下即可。

函數

函數本身是各個語言都支援的型別，我們此前已經多次使用 fn main() 這個函數來承載業務邏輯，fn 可以用來宣告一個函數，而 main 函數跟其他語言一樣，可以理解為程式啟動的【起點】，一切邏輯從這裡開始。

Rust 本身的命名規範是【snake case】，即下劃線 + 小寫，這個其實各個語言都有自己規範，分清楚環境即可。

fn main() {
    println!("Hello, world!");
    another_function();
}
fn another_function() {
    println!("Another function.");
}

這裡的 another_function 就是個沒有入參，沒有出參的函數，命名遵循 snake case，很好理解。

Rust 中的函數跟其他語言是一樣的，用 fn 來宣告，後面加上函數名，小括號裡面可以放入參，之後可以定義出參，最後用花括號來承載函數體。呼叫函數也不復雜，函數名後面跟上小括號+引數即可，注意 scope 就行，這裡是因為我們的 another_function 就在當前包下，所以直接就那來呼叫。呼叫的時候要保證【函數所在的 scope 是對 caller 可見】的即可。

我們在 rust-learn 專案下通過 cargo new functions 新建一個專案，試一下上面的程式碼：

$ cargo run
===============================
   Compiling functions v0.1.0 (/Users/ag9920/go/src/github.com/ag9920/rust-learn/functions)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.76s
     Running `target/debug/functions`
Hello, world!
Another function.

另外需要強調一點，Rust 檔案內函數定義並不要求順序，只要定義在 scope 內就能解析，比如 main 函數先於 another_function 定義是沒問題的。

引數

還是基於我們此前的 another_function，我們嘗試加一下入參，看看應該怎麼做：

fn main() {
    another_function(5);
}
fn another_function(x: i32) {
    println!("The value of x is: {x}");
}

執行過後，結果如下：

$ cargo run
===============================
   Compiling functions v0.1.0 (/Users/ag9920/go/src/github.com/ag9920/rust-learn/functions)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.62s
     Running `target/debug/functions`
The value of x is: 5

此時 another_function 增加了一個引數 x，我們宣告其型別為 i32。在 main 函數中呼叫的時候，傳入我們的引數 5，最後被列印出來。

可能有的地方會特意提一下這兩個概念：

形參：是在定義函數時使用的引數，目的是用來接收呼叫該函數時傳進來的實際引數，即 parameter；
實參：是在呼叫時傳遞給函數的引數，即 arguments。

但通常說起來的時候我們不太區分，對我們來說統一叫【引數】即可。

上面範例中，我們定義入參是這樣的：fn another_function(x: i32)。

這裡【冒號 + 空格 + 型別】的寫法我們已經見過很多次了，那能不能不帶型別呢？我直接寫個 fn another_function(x)，具體格式留給編譯器來推斷 ok 不？

在 Rust 中這件事是不 ok的，按照規範，對於每個入參你都必須清晰地指明【型別】，這樣編譯器也省事，報錯時也能更精準給出相關判斷。如果我們需要多個入參，用【逗號】分隔即可：

fn main() {
    print_labeled_measurement(5, 'h');
}
fn print_labeled_measurement(value: i32, unit_label: char) {
    println!("The measurement is: {value}{unit_label}");
}

執行結果如下：

$ cargo run
========================
  Compiling functions v0.1.0 (/Users/ag9920/go/src/github.com/ag9920/rust-learn/functions)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.87s
     Running `target/debug/functions`
The measurement is: 5h

語句和表示式

Rust 本身是一個基於表示式的語言，所以這兩個概念我們先區分一下，語句（statements)，表示式（expressions）是什麼區別？

Statements are instructions that perform some action and do not return a value. Expressions evaluate to a resulting value.

簡單說，就是看有沒有【返回值】，無返回值的是語句，有返回值的是表示式，表示式可以是一個語句的組成部分。

舉個例子：let y = 6; 這就是一個【語句】，而 6 就是一個【表示式】，在 Rust 中你是不能做 let x = (let y = 6); 這樣的操作的，因為括號裡面的部分是個語句，語句沒有返回值，那麼該拿什麼給 x 賦值呢？

所以，不像其他語言，可能允許類似 x = y = 6，這樣讓 x 和 y 都賦值了 6。Rust 是不允許這樣的。

fn main() {
    let y = {
        let x = 3;
        x + 1
    };
    println!("The value of y is: {y}");
}

比如上面這個案例，在花括號這個 scope 中，我們定義了 x 變數，將其賦值為 3，然後將 x+1 這個表示式返回，所以 y 被賦值為 4。

花括號裡面的部分就是一個表示式，返回了 4 。注意 x + 1 的結尾沒有分號，這也是表示式的特徵。這裡千萬不能加分號，要想清楚。如果你想用一個表示式返回，就不加分號。加了之後變成了語句，但也不會返回什麼東西。

Rust 函數體則是由一系列【語句】+ 預設可選的一個【表示式】組成。為什麼是可選的？因為類似我們前面的函數，沒有返回值，不需要最後的這個【表示式】。

返回值

Rust 是不支援命名返回值的（這一點跟 Golang 有所不同），函數定義出參的部分需要用【箭頭符號】顯式地宣告。

不像很多函數要求顯式的 return 返回值，Rust 預設會返回最後的表示式的值。當然我們如果想 early return 也是 ok的，但大多數函數不會寫 return 這個關鍵字，而是隱式地返回最後一個表示式。我們來看一個例子：

fn five() -> i32 {
    5
}
fn main() {
    let x = five();
    println!("The value of x is: {x}");
}

這裡的 five 函數非常簡單，只有一個 5 作為表示式返回，不需要 return。

這是完全合法的 Rust 函數，出參只有一個 i32。我們加上入參，再看一個例子：

fn main() {
    let x = plus_one(5);
    println!("The value of x is: {x}");
}
fn plus_one(x: i32) -> i32 {
    x + 1
}

此時我們有一個 i32 入參，也有一個 i32 出參，函數體是一個簡單的表示式 x + 1。執行上面程式碼列印的結果是 The value of x is: 6，符合預期。

我們試試給 x + 1 後面加上個分號看看：

fn main() {
    let x = plus_one(5);
    println!("The value of x is: {x}");
}
fn plus_one(x: i32) -> i32 {
    x + 1;
}

此時執行結果果然報錯（這個不是執行時報錯，是編譯階段識別的）

$ cargo run
====================
   Compiling functions v0.1.0 (/Users/ag9920/go/src/github.com/ag9920/rust-learn/functions)
error[E0308]: mismatched types
 --> src/main.rs:7:24
  |
7 | fn plus_one(x: i32) -> i32 {
  |    --------            ^^^ expected `i32`, found `()`
  |    |
  |    implicitly returns `()` as its body has no tail or `return` expression
8 |     x + 1;
  |          - help: remove this semicolon
For more information about this error, try `rustc --explain E0308`.
error: could not compile `functions` due to previous error

問題在於，plus_one 說了會有返回值 i32，但到最後也沒發現【表示式】，此時 Rust 預設會返回 () 一個空的 tuple（我們上一節講過，這個叫 unit），所以報錯叫做【 mismatched types】，而不是類似【no return value】，這裡是不是就理解了？

沒有返回值的函數，本質上是返回了一個 unit：

// Functions that "don't" return a value, actually return the unit type `()`
fn fizzbuzz(n: u32) -> () {
    if is_divisible_by(n, 15) {
        println!("fizzbuzz");
    } else if is_divisible_by(n, 3) {
        println!("fizz");
    } else if is_divisible_by(n, 5) {
        println!("buzz");
    } else {
        println!("{}", n);
    }
}

問題又來了，那 Rust 能不能支援多個出參呢？類似 Golang 中的：

func addsub(x, y int) (int, int) {
    return x + y, x - y
}

其實 Rust 對這個事情的解決方案就是我們已經見過多次的 tuple：

fn addsub(x: isize, y: isize) -> (isize, isize) {
    (x + y, x - y)
}
fn my_func() -> (u8, bool) {
    (1, true)
}

圓括號千萬不能少，記住我們 return 的是個 tuple，不是多個單獨的值。

這裡有一個可執行的 online 範例，大家可以複習一下 tuple，結合多個返回值體會一下：

fn swap(x: i32, y: i32) -> (i32, i32) {
    return (y, x);
}
fn main() {
    // return a tuple of return values
    let result = swap(123, 321);
    println!("{} {}", result.0, result.1);
    // destructure the tuple into two variables names
    let (a, b) = swap(result.0, result.1);
    println!("{} {}", a, b);
}

註釋

註釋其實比較簡單，我們快速提一下。

Rust 的行註釋就是常見的 // 雙斜槓，如果一行放不下，需要多行的話，也需要在每一行前面加.

fn main() {
    // I'm feeling lucky today
    let lucky_number = 7;
}

檔案註釋有些許的區別，這裡需要用 /// 三斜槓，這樣能夠輔助生成 HTML 檔案。

/// Adds one to the number given.
///
/// # Examples
///
/// ```
/// let arg = 5;
/// let answer = my_crate::add_one(arg);
///
/// assert_eq!(6, answer);
/// ```
pub fn add_one(x: i32) -> i32 {
    x + 1
}

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