聊聊Rust 运算符

一元运算符

顾名思义，一元操作符是专门对一个 Rust 元素进行操作的运算符，主要包括以下几个：

• - ：取负，专门用于数值类型。实现了 std::ops::Neg。
• * ：解引用。实现了 std::ops::Deref 或 std::ops::DerefMut。
• ! ：取反。例如 !false 相当于 true。有意思的是，如果这个操作符对数字类型使用，会将其每一位都置反！也就是说，对一个 1u8 进行 ! 操作，将得到一个 254u8。实现了 std::ops::Not。
• & 和 &mut ：租借，borrow。向一个 owner 租借其使用权，分别租借一个只读使用权和读写使用权。

二元运算符

算数操作符

• + ：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

• & ：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 &&、||和!。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 中也会出现其他类 C 语言的逻辑短路问题，所以取了这么一个名字。其作用和 C 语言里的一模一样。不过不同的是，Rust 里这个运算符只能用在 bool 类型上。

比较运算符

比较运算符实际上也是某些 trait 的语法糖，不过比较运算符所实现的 trait 只有2个：std::cmp::PartialEq和 std::cmp::PartialOrd。

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

标准库中，std::cmp 这个 mod 下有4个 trait，而且直观来看 Ord 和 Eq 岂不是更好？但 Rust 对于这4个 trait 的处理是很明确的。因为在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，这个数是一个都确定的值，但它表示的是一个不确定的数，那么NaN != NaN 的结果是啥？标准库告诉我们是 true。但这么写有不符合Eq定义里的total equal（每位一样两个数就一样）的定义。因此有了 PartialEq这么一个定义，NaN 这个情况就给它特指了。

为了普适的情况，Rust 的编译器就选择了PartialOrd 和PartialEq来作为其默认的比较符号的trait。

类型转换运算符

这个看起来并不算个运算符，因为它是个单词 as。就是类似于其他语言中的显示转换了。

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，就是为了运算符重载。Rust 是支持运算符重载的。更详细的部分，会在后续章节中介绍。这是一个例子：

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);
}

    Finished debug [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0 secs
     Running `yourpath\hello_world\target\debug\hello_world.exe`
5
15

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5个宏和两个 trait ：
format!、format_arg!、print!、println!、write！ 和 Debug、Display。

之前在 hello_world 里已经使用了 print!或者 println!这两个宏，但是最核心的是 format!，前两个宏只不过是将format!的结果输出到 console 而已。

先来分析一个format!的应用：

fn main() {
    let s = format!("今天是{0}年{1}月{2}日, {week:?}, 气温{3:>0width$} ~ {4:>0width$} 摄氏度。",
        2016, 11, 24, 3, -6, week = "Thursday", width = 2);

    print!("{}", s);
}

可以看到，format!宏调用的时候参数可以是任意类型，而且可以 position 参数和 key-value 参数混合使用。但要注意一点，key-value 的值只能出现在 position 值之后并且不占用 position。比如把上面的代码改动一下：

fn main() {
    let s = format!("今天是{0}年{1}月{2}日, {week:?}, 气温{3:>0width$} ~ {4:>0width$} 摄氏度。",
        2016, 11, 24, week = "Thursday", 3, -6, width = 2);

    print!("{}", s);
}

这样将会报错：

  Compiling hello_world v0.1.0 (yourpath/hello_world)
error: expected ident, positional arguments cannot follow named arguments
 --> main.rs:3:42
  |
3 |         2016, 11, 24, week = "Thursday", 3, -6, width = 3);
  |                                          ^

error: aborting due to previous error

error: Could not compile `hello_world`.

还需要注意的是，参数类型必须要实现std::fmtmod 下的某些 trait。比如原生类型大部分都实现了 Display 和 Debug这两个宏，整数类型还额外实现了Binary，等等。

可以通过 {:type} 的方式取调用这些参数。比如：

format!(":b", 2); // 调用 `Binary` trait

format!(":?", "hello"); // 调用 `Debug`

如果 type 为空的话默认调用 Display。

冒号 : 后面还有更多参数，比如上面代码中的{3:>0wth$}和 {4:>0wth$}。首先 > 是一个语义，它表示的是生成的字符串向右对齐，于是上面的代码得到了003 和 -06这两个值。与之相对的还有向左对齐 <和居中 ^。

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，而 wth& 表示格式化后的字符串长度。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 position。

还要注意的是，在 wth 和 type 之间会有一个叫精度的区域，他们的表示通常是以 . 开始的，比如.4 表示小数点后4位精度。最让人糟心的是，任然可以在这个位置引用参数，只需要个上面 wth 一样，用.N$来表示一个 position 的参数，只是就是不能引用 key-value 类型的。比如：

fn main() {
    // Hello {arg 0 ("x")} is {arg 1 (0.01) with precision specified inline (5)}
    println!("Hello {0} is {1:.5}", "x", 0.01);

    // Hello {arg 1 ("x")} is {arg 2 (0.01) with precision specified in arg 0 (5)}
    println!("Hello {1} is {2:.0$}", 5, "x", 0.01);

    // Hello {arg 0 ("x")} is {arg 2 (0.01) with precision specified in arg 1 (5)}
    println!("Hello {0} is {2:.1$}", "x", 5, 0.01);
}

将输出：

Hello x is 0.01000
Hello x is 0.01000
Hello x is 0.01000

这一位还有一个特殊的用法，那就是 .*，它不表示一个值，而是表示两个值。第一个值表示精确的位数，第二个值标表示这个值本身。例如：

fn main() {
    // Hello {next arg ("x")} is {second of next two args (0.01) with precision
    //                          specified in first of next two args (5)}
    println!("Hello {} is {:.*}",    "x", 5, 0.01);

    // Hello {next arg ("x")} is {arg 2 (0.01) with precision
    //                          specified in its predecessor (5)}
    println!("Hello {} is {2:.*}",   "x", 5, 0.01);

    // Hello {next arg ("x")} is {arg "number" (0.01) with precision specified
    //                          in arg "prec" (5)}
    println!("Hello {} is {number:.prec$}", "x", prec = 5, number = 0.01);
}

这个例子将输出：

Hello x is 0.01000
Hello x is 0.01000
Hello x is 0.01000

可以在标准库文档查看更多format! 的说明。

到此这篇关于Rust 运算符的文章就介绍到这了,更多相关Rust 运算符内容请搜索程序员之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持程序员之家！

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