一元運(yùn)算符

顧名思義，一元操作符是專(zhuān)門(mén)對(duì)一個(gè) Rust 元素進(jìn)行操作的運(yùn)算符，主要包括以下幾個(gè)：

• - ：取負(fù)，專(zhuān)門(mén)用于數(shù)值類(lèi)型。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::Neg。
• * ：解引用。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::Deref 或 std::ops::DerefMut。
• ! ：取反。例如 !false 相當(dāng)于 true。有意思的是，如果這個(gè)操作符對(duì)數(shù)字類(lèi)型使用，會(huì)將其每一位都置反！也就是說(shuō)，對(duì)一個(gè) 1u8 進(jìn)行 ! 操作，將得到一個(gè) 254u8。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::Not。
• & 和 &mut ：租借，borrow。向一個(gè) owner 租借其使用權(quán)，分別租借一個(gè)只讀使用權(quán)和讀寫(xiě)使用權(quán)。

二元運(yùn)算符

算數(shù)操作符

• + ：加法。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::Add。
• -：減法。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::Sub。
• * ：乘法。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::Mul。
• / ：除法。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::Div。
• % ：取余。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::Rem。

位運(yùn)算符

• & ：與操作。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::BitAnd。
• | ：或操作。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::BitOr。
• -^ ：異或。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::BitXor。
• << ：左移運(yùn)算符。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::Shl。
• >> ：右移運(yùn)算符。實(shí)現(xiàn)了 std::ops::Shr。

惰性 boolean 運(yùn)算符

邏輯運(yùn)算符有三個(gè)，分別是 &&、||和!。其中前兩個(gè)叫做惰性 boolean 運(yùn)算符，之所以叫這個(gè)名字，是因?yàn)樵?Rust 中也會(huì)出現(xiàn)其他類(lèi) C 語(yǔ)言的邏輯短路問(wèn)題，所以取了這么一個(gè)名字。其作用和 C 語(yǔ)言里的一模一樣。不過(guò)不同的是，Rust 里這個(gè)運(yùn)算符只能用在 bool 類(lèi)型上。

比較運(yùn)算符

比較運(yùn)算符實(shí)際上也是某些 trait 的語(yǔ)法糖，不過(guò)比較運(yùn)算符所實(shí)現(xiàn)的 trait 只有2個(gè)：std::cmp::PartialEq和 std::cmp::PartialOrd。

其中，==和!= 實(shí)現(xiàn)的是 PartialEq，<、>、>= 和 <=實(shí)現(xiàn)的是 PartialOrd。

標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中，std::cmp 這個(gè) mod 下有4個(gè) trait，而且直觀來(lái)看 Ord 和 Eq 豈不是更好？但 Rust 對(duì)于這4個(gè) trait 的處理是很明確的。因?yàn)樵诟↑c(diǎn)數(shù)有一個(gè)特殊的值叫 NaN，這個(gè)值表示未定義的一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)。在 Rust 中可以用0.0f32 / 0.0f32來(lái)求得其值，這個(gè)數(shù)是一個(gè)都確定的值，但它表示的是一個(gè)不確定的數(shù)，那么NaN != NaN 的結(jié)果是啥？標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)告訴我們是 true。但這么寫(xiě)有不符合Eq定義里的total equal（每位一樣兩個(gè)數(shù)就一樣）的定義。因此有了 PartialEq這么一個(gè)定義，NaN 這個(gè)情況就給它特指了。

為了普適的情況，Rust 的編譯器就選擇了PartialOrd 和PartialEq來(lái)作為其默認(rèn)的比較符號(hào)的trait。

類(lèi)型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符

這個(gè)看起來(lái)并不算個(gè)運(yùn)算符，因?yàn)樗莻€(gè)單詞 as。就是類(lèi)似于其他語(yǔ)言中的顯示轉(zhuǎn)換了。

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

重載運(yùn)算符

上面說(shuō)了很多 trait，就是為了運(yùn)算符重載。Rust 是支持運(yùn)算符重載的。更詳細(xì)的部分，會(huì)在后續(xù)章節(jié)中介紹。這是一個(gè)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 采取了一種類(lèi)似 Python 里面 format 的用法，其核心組成是5個(gè)宏和兩個(gè) trait ：
format!、format_arg!、print!、println!、write！ 和 Debug、Display。

之前在 hello_world 里已經(jīng)使用了 print!或者 println!這兩個(gè)宏，但是最核心的是 format!，前兩個(gè)宏只不過(guò)是將format!的結(jié)果輸出到 console 而已。

先來(lái)分析一個(gè)format!的應(yīng)用：

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

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

可以看到，format!宏調(diào)用的時(shí)候參數(shù)可以是任意類(lèi)型，而且可以 position 參數(shù)和 key-value 參數(shù)混合使用。但要注意一點(diǎn)，key-value 的值只能出現(xiàn)在 position 值之后并且不占用 position。比如把上面的代碼改動(dòng)一下：

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

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

這樣將會(huì)報(bào)錯(cuò)：

  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`.

還需要注意的是，參數(shù)類(lèi)型必須要實(shí)現(xiàn)std::fmtmod 下的某些 trait。比如原生類(lèi)型大部分都實(shí)現(xiàn)了 Display 和 Debug這兩個(gè)宏，整數(shù)類(lèi)型還額外實(shí)現(xiàn)了Binary，等等。

可以通過(guò) {:type} 的方式取調(diào)用這些參數(shù)。比如：

format!(":b", 2); // 調(diào)用 `Binary` trait

format!(":?", "hello"); // 調(diào)用 `Debug`

如果 type 為空的話默認(rèn)調(diào)用 Display。

冒號(hào) : 后面還有更多參數(shù)，比如上面代碼中的{3:>0wth$}和 {4:>0wth$}。首先 > 是一個(gè)語(yǔ)義，它表示的是生成的字符串向右對(duì)齊，于是上面的代碼得到了003 和 -06這兩個(gè)值。與之相對(duì)的還有向左對(duì)齊 <和居中 ^。

接下來(lái)0是一種特殊的填充語(yǔ)法，他表示用 0 補(bǔ)齊數(shù)字的空位，而 wth& 表示格式化后的字符串長(zhǎng)度。它可以是一個(gè)精確的長(zhǎng)度數(shù)值，也可以是一個(gè)以$為結(jié)尾的字符串，$前面的部分可以寫(xiě)一個(gè) key 或者一個(gè) position。

還要注意的是，在 wth 和 type 之間會(huì)有一個(gè)叫精度的區(qū)域，他們的表示通常是以 . 開(kāi)始的，比如.4 表示小數(shù)點(diǎn)后4位精度。最讓人糟心的是，任然可以在這個(gè)位置引用參數(shù)，只需要個(gè)上面 wth 一樣，用.N$來(lái)表示一個(gè) position 的參數(shù)，只是就是不能引用 key-value 類(lèi)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);
}

將輸出：

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

這一位還有一個(gè)特殊的用法，那就是 .*，它不表示一個(gè)值，而是表示兩個(gè)值。第一個(gè)值表示精確的位數(shù)，第二個(gè)值標(biāo)表示這個(gè)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);
}

這個(gè)例子將輸出：

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

可以在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)文檔查看更多format! 的說(shuō)明。

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