【Rust自学】3.6. 控制流：循环

3.6.0. 写在正文之前

欢迎来到Rust自学的第三章，一共有6个小节，分别是:

• 变量与可变性
• 数据类型：标量类型
• 数据类型：复合类型
• 函数和注释
• 控制流：if else
• 控制流：循环（本文）

通过第二章的小游戏(没看的初学者强烈建议看一下)，相信你已经学会了基本的Rust语法，而在第三章我们将更深一层，了解Rust中的通用的编程概念。

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3.6.1. Rust的循环

Rust一共提供了三种循环：

• loop
• while
• for

3.6.2. loop循环

loop关键字告诉Rust要反复执行一段代码，除非喊停。以下是一个例子，它会不断打印6657 up up!。

fn main(){
	loop {
		println!("6657 up up!");
	}
}

可以在loop循环中使用break关键字来告诉程序何时停止

fn main(){
	let mut counter = 0;
	let result = loop {
		counter += 1;

		if counter == 10 {
			break counter * 2;
		}
	};
	println!("The result is:{}", result);
}

代码逻辑描述：

• counter 初始化为 0，在每次循环中递增 1。
• 当 counter 等于 10 时，break 退出循环，同时返回 counter * 2（即 20）。
• loop 是一个表达式，其返回值是 break 的返回值，因此可以直接赋值给 result。
• result 最终打印出 20。

代码特点：

• Rust 的 loop 是表达式，可以直接绑定结果到变量。
• break 可以携带返回值（这里是 counter * 2），并作为 loop 的结果。
• let 语句要求赋值表达式后需要加分号（;），因此 loop 的结束大括号 } 后需加分号。

3.6.3. while条件循环

while循环在每次执行循环体之前都要判断一次条件

fn main() {
    let mut countdown = 10; // 倒计时从10开始

    println!("Rocket Launch Countdown:");

    while countdown > 0 {
        println!("T-minus {}...", countdown);
        countdown -= 1; // 每次减少1
    }

    println!("🚀 Liftoff!");
    println!("Huston, we have a problem.");
}

这是一个简单的while循环示例代码，其运行结果是:

Rocket Launch Countdown:
T-minus 10...
T-minus 9...
T-minus 8...
T-minus 7...
T-minus 6...
T-minus 5...
T-minus 4...
T-minus 3...
T-minus 2...
T-minus 1...
🚀 Liftoff!
Huston, we have a problem

3.6.4. 使用for循环遍历集合

当然也可以使用while和loop来遍历集合，但是易错且低效
这是个使用while的例子：

fn main() {
    let numbers = [10, 20, 30, 40, 50];
    let mut index = 0;

    println!("Using while loop:");
    while index < 5 {
        println!("Number at index {}: {}", index, numbers[index]);
        index += 1;
    }
}

使用while时极有可能造成索引越界触发panic!，而且运行速度较慢，因为每次都要检查index < 5这个条件。

这是个使用for的例子（实现同样的效果）:

fn main() {
    let numbers = [10, 20, 30, 40, 50];

    println!("Using for loop:");
    for (index, number) in numbers.iter().enumerate() {
        println!("Number at index {}: {}", index, number);
    }
}

1. numbers.iter()

• 调用集合 numbers 的 .iter() 方法，创建一个不可变的迭代器，用于逐个访问集合中的元素。在 Rust 中，for 循环并不直接操作集合，而是操作实现了 Iterator 特征的迭代器。.iter() 是 Vec（或其他集合）常用的方法，生成一个指向集合元素的引用的迭代器。使用for循环简洁紧凑，它可以针对集合中的每个元素来执行代码。由于for循环的安全性、简洁性，所以它在Rust中使用最多

2. .enumerate()
• 为迭代器的每个元素附加一个索引。索引从 0 开始，是一个usize类型的值。.enumerate() 将迭代器的每个元素包装成 (index, value) 的形式，其中：index 是元素在集合中的索引。value 是当前迭代器指向的元素。.enumerate() 返回一个新的迭代器，迭代出的元素类型是 (usize, &T)，其中 T 是集合中元素的类型。在这里,numbers 是一个Vec<i32>，因此&T是&i32。

3. for (index, number) in ...
• for 循环支持解构元组，(index, number) 表示我们直接将 enumerate() 提供的 (usize, &T)元组解构成两个变量：index：当前元素的索引。number：当前元素的引用（不可变）。

假设 numbers 是 [10, 20, 30, 40, 50]，执行时的过程如下：

1. 调用 numbers.iter() 创建迭代器。
2. 调用 .enumerate()，生成 (索引, 元素引用) 的迭代器
3. for 循环解构出索引和元素：
   • 第一次循环：index = 0, number = &10
   • 第二次循环：index = 1, number = &20
   • 第三次循环：index = 2, number = &30
   • …
4. 打印 index 和 number，输出每个元素的索引和值。

由于使用for循环呢的安全、简洁性，所以它在Rust里使用最多。

3.6.5. Range

Range由标准库提供。用户可以通过Range生成它们之间的数字（不含结束）。使用rev方法可以反转Range。

fn main() {
    println!("Rocket Launch Countdown:");

    for countdown in (1..=10).rev() {
        println!("T-minus {}...", countdown);
    }

    println!("🚀 Liftoff!");
    println!("Huston, we have a problem.");
}

这个例子使用for循环、Range和rev实现了上文while函数所实现的火箭倒数

代码解析

1. (1…=10):
   • 这是一个 Range，表示从 1 到 10（包含 10）。
   • …= 是包含上限的范围操作符。
2. .rev():
   • 反转迭代器，生成一个从 10 到 1 的递减序列。