函数 - 锈语言 - Rust 编程语言

函数

函数在 Rust 代码中很常见。您已经见过该语言中最重要的函数之一：main 函数，它是许多程序的入口点。您还见过 fn 关键字，它允许您声明新函数。

Rust 代码使用蛇形命名法作为函数和变量名的约定样式，其中所有字母均为小写，并使用下划线分隔单词。以下是一个包含示例函数定义的程序

文件名：src/main.rs

fn main() {
    println!("Hello, world!");

    another_function();
}

fn another_function() {
    println!("Another function.");
}

我们通过输入 fn 后跟函数名和一组括号来在 Rust 中定义函数。花括号告诉编译器函数体的开始和结束位置。

我们可以通过输入函数名后跟一组括号来调用我们定义的任何函数。因为 another_function 是在程序中定义的，所以可以从 main 函数内部调用它。请注意，我们在源代码中是在 main 函数之后定义 another_function 的；我们也可以在它之前定义它。Rust 不关心您在哪里定义函数，只关心它们是在调用者可以看到的作用域中的某个地方定义的。

让我们启动一个名为functions的新二进制项目，以进一步探索函数。将 another_function 示例放在 src/main.rs 中，然后运行它。您应该看到以下输出

$ cargo run
   Compiling functions v0.1.0 (file:///projects/functions)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.28s
     Running `target/debug/functions`
Hello, world!
Another function.

这些行按照它们在 main 函数中出现的顺序执行。首先打印“Hello, world!”消息，然后调用 another_function 并打印其消息。

参数

我们可以将函数定义为具有参数，这些参数是函数签名的一部分的特殊变量。当函数具有参数时，您可以为这些参数提供具体值。从技术上讲，具体值称为参数，但在非正式的对话中，人们倾向于交替使用参数和参数来表示函数定义中的变量或调用函数时传入的具体值。

在这个版本的 another_function 中，我们添加了一个参数

文件名：src/main.rs

fn main() {
    another_function(5);
}

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

尝试运行此程序；您应该获得以下输出

$ cargo run
   Compiling functions v0.1.0 (file:///projects/functions)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.21s
     Running `target/debug/functions`
The value of x is: 5

another_function 的声明有一个名为 x 的参数。x 的类型指定为 i32。当我们将 5 传递给 another_function 时，println! 宏将 5 放在格式字符串中包含 x 的一对花括号所在的位置。

在函数签名中，您必须声明每个参数的类型。这是 Rust 设计中的一个有意决定：在函数定义中需要类型注释意味着编译器几乎不需要您在代码中的其他地方使用它们来弄清楚您的意思是什么类型。如果编译器知道函数期望的类型，它还能够提供更有用的错误消息。

定义多个参数时，请使用逗号分隔参数声明，如下所示

文件名：src/main.rs

fn main() {
    print_labeled_measurement(5, 'h');
}

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

此示例创建一个名为 print_labeled_measurement 的函数，该函数具有两个参数。第一个参数名为 value，是一个 i32。第二个名为 unit_label，类型为 char。然后，该函数打印包含 value 和 unit_label 的文本。

让我们尝试运行此代码。将您functions项目 src/main.rs 文件中当前的程序替换为前面的示例，然后使用 cargo run 运行它

$ cargo run
   Compiling functions v0.1.0 (file:///projects/functions)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.31s
     Running `target/debug/functions`
The measurement is: 5h

因为我们调用函数时将 5 作为 value 的值，将 'h' 作为 unit_label 的值，所以程序输出包含这些值。

语句和表达式

函数体由一系列语句组成，可选地以表达式结尾。到目前为止，我们介绍的函数还没有包含结尾表达式，但是您已经在语句中看到过表达式。因为 Rust 是一种基于表达式的语言，所以这是一个需要理解的重要区别。其他语言没有相同的区别，所以让我们看看什么是语句和表达式，以及它们的差异如何影响函数体。

语句是执行某些操作且不返回值的指令。
表达式计算结果值。让我们看一些例子。

我们实际上已经使用了语句和表达式。使用 let 关键字创建变量并为其赋值是一个语句。在代码清单 3-1 中，let y = 6; 是一个语句。

文件名：src/main.rs

fn main() {
    let y = 6;
}

代码清单 3-1：包含一个语句的 main 函数声明

函数定义也是语句；前面的整个示例本身就是一个语句。

语句不返回值。因此，您不能将 let 语句分配给另一个变量，如下面的代码尝试执行的操作；您将收到错误消息

文件名：src/main.rs

fn main() {
    let x = (let y = 6);
}

当您运行此程序时，您将得到的错误消息如下所示

$ cargo run
   Compiling functions v0.1.0 (file:///projects/functions)
error: expected expression, found `let` statement
 --> src/main.rs:2:14
  |
2 |     let x = (let y = 6);
  |              ^^^
  |
  = note: only supported directly in conditions of `if` and `while` expressions

warning: unnecessary parentheses around assigned value
 --> src/main.rs:2:13
  |
2 |     let x = (let y = 6);
  |             ^         ^
  |
  = note: `#[warn(unused_parens)]` on by default
help: remove these parentheses
  |
2 -     let x = (let y = 6);
2 +     let x = let y = 6;
  |

warning: `functions` (bin "functions") generated 1 warning
error: could not compile `functions` (bin "functions") due to 1 previous error; 1 warning emitted

let y = 6 语句不返回值，因此 x 没有任何内容可以绑定。这与其他语言（例如 C 和 Ruby）中发生的情况不同，在这些语言中，赋值返回赋值的值。在这些语言中，您可以编写 x = y = 6，并且 x 和 y 的值都为 6；但在 Rust 中情况并非如此。

表达式会求值并构成您将在 Rust 中编写的大部分其余代码。考虑一个数学运算，例如 5 + 6，它是一个求值为 11 的表达式。表达式可以是语句的一部分：在代码清单 3-1 中，语句 let y = 6; 中的 6 是一个求值为 6 的表达式。调用函数是一个表达式。调用宏是一个表达式。使用花括号创建的新作用域块是一个表达式，例如

文件名：src/main.rs

fn main() {
    let y = {
        let x = 3;
        x + 1
    };

    println!("The value of y is: {y}");
}

此表达式

{
    let x = 3;
    x + 1
}

是一个块，在这种情况下，它求值为 4。作为 let 语句的一部分，该值被绑定到 y。请注意，x + 1 行末尾没有分号，这与您迄今为止看到的大多数行不同。表达式不包含结尾分号。如果在表达式末尾添加分号，则将其转换为语句，然后它将不返回值。在接下来探索函数返回值和表达式时，请记住这一点。

具有返回值的函数

函数可以将值返回到调用它们的代码。我们不命名返回值，但我们必须在箭头 (->) 后声明它们的类型。在 Rust 中，函数的返回值与其函数体块中最后一个表达式的值相同。您可以使用 return 关键字并指定一个值从函数提前返回，但大多数函数隐式返回最后一个表达式。以下是一个返回一个值的函数示例

文件名：src/main.rs

fn five() -> i32 {
    5
}

fn main() {
    let x = five();

    println!("The value of x is: {x}");
}

five 函数中没有函数调用、宏，甚至没有 let 语句，只有数字 5 本身。这在 Rust 中是一个完全有效的函数。请注意，函数的返回类型也被指定为 -> i32。尝试运行此代码；输出应如下所示

$ cargo run
   Compiling functions v0.1.0 (file:///projects/functions)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.30s
     Running `target/debug/functions`
The value of x is: 5

five 中的 5 是函数的返回值，这就是返回类型为 i32 的原因。让我们更详细地研究一下。有两个重要的部分：首先，let x = five(); 行表明我们正在使用函数的返回值来初始化一个变量。因为函数 five 返回 5，所以该行与以下内容相同

#![allow(unused)]
fn main() {
let x = 5;
}

其次，five 函数没有参数并定义了返回值的类型，但函数体是一个单独的 5，没有分号，因为它是一个我们想要返回值的表达式。

让我们看另一个例子

文件名：src/main.rs

fn main() {
    let x = plus_one(5);

    println!("The value of x is: {x}");
}

fn plus_one(x: i32) -> i32 {
    x + 1
}

运行此代码将打印 x 的值为：6。但是，如果我们在包含 x + 1 的行末尾放置一个分号，将其从表达式更改为语句，我们将收到一个错误

文件名：src/main.rs

fn main() {
    let x = plus_one(5);

    println!("The value of x is: {x}");
}

fn plus_one(x: i32) -> i32 {
    x + 1;
}

编译此代码会产生如下错误

$ cargo run
   Compiling functions v0.1.0 (file:///projects/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 to return this value

For more information about this error, try `rustc --explain E0308`.
error: could not compile `functions` (bin "functions") due to 1 previous error

主要的错误消息“类型不匹配”揭示了此代码的核心问题。函数 plus_one 的定义表明它将返回一个 i32，但语句不会求值为一个值，该值由 ()（单元类型）表示。因此，不会返回任何内容，这与函数定义相矛盾并导致错误。在此输出中，Rust 提供了一条消息以帮助纠正此问题：它建议删除分号，这将修复错误。