【Rust自学】2.3. 猜数游戏Pt.3 输入数与随机数的对比

2.3 猜数游戏Pt.3 输入数与随机数的对比

2.3.0 本篇知识点

在本篇中，你将学到:
-match的用法
- 遮蔽（shadowing）
- 类型转换
-Ordering类型

2.3.1 游戏目标

• 生成一个 1 到 100 间的随机数
• 提示玩家输入一个猜测
• 猜完之后，程序会提示猜测是太大了还是太小了（本篇会涉及）
• 如果猜测正确，那么打印一个庆祝信息，程序退出

2.3.2 代码实现

这是截止到 2.2 猜数游戏Pt.2 生成随机数 所写出来的代码:

use std::io; use rand::Rng; fn main() { let range_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101); println!("Number Guessing Game"); println!("Guess a number"); let mut guess = String::new(); io::stdin().read_line(&mut guess).expect("Could not read the line"); println!("The number you guessed is:{}", guess); println!("The secret number is: {}", range_number); }

Step 1：数据类型的转换

由代码可知，guess是字符串，而range_number是整数。这两个变量类型不同，不能直接比较。我们需要把字符串转换成整数——这里会使用u32（无符号 32 位整数）。range_number最终被推断成哪一种整数类型，会在下文写出比较代码后更清楚。

let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Please enter a number");

• let guess: u32：声明一个名为guess、类型为u32（无符号 32 位整数，也就是不能表示负数）的变量。
  但这里有一个问题：在之前的代码中（let mut guess = String::new();）已经声明了一个叫做guess的变量，不会报错吗？答案是不会，因为 Rust 允许用同名的新变量遮蔽旧变量。这叫做遮蔽（shadowing）（当一个变量、函数或类型的名称在当前作用域中被重新定义时，会隐藏外部作用域中同名的变量、函数或类型）。它允许代码复用同一个变量名，而无需声明新的变量。这个特性会在 3.1 变量与可变性 仔细介绍。

这里可以举一个例子:

fn main() { let a = 1; println!("{}", a); let a = "one"; println!("{}", a); }

这么做程序不会报错，并且会打印出:

1 one

当程序执行到第一个let绑定处时，a被赋值为1，所以紧接着的println!打印出的是1；当第二个let复用名字a时，它会用"one"遮蔽旧值，所以下一行打印的就是one。这就是遮蔽。

• =：赋值
• guess.trim()：这里的guess指的是旧的guess，类型为字符串，内容是用户输入。因为read_line()也会把用户的回车记录进去，所以需要使用.trim()。.trim()的作用是去掉字符串前后的空格和换行，类似于 Python 中的.strip()。
• .parse()：它可以把字符串解析为某种数值类型。用户的正常输入会是 1 到 100 间的数，这个数可以放进i32、u32或i64等类型。那么解析后到底是哪种类型呢？你得告诉 Rust 你要哪种类型，所以在声明变量时才要显式指定为u32（类似于 Python 中的静态类型标注，在变量名后面加上:desired_type）。
  当然，转换有可能会失败。比如说输入xyz，就没法解析成整数。Rust 足够聪明，让.parse()返回一个Result类型（在 2.1 猜数游戏Pt.1 一次猜测 中讲到过）。这种枚举有两个变体：Ok和Err。如果转换成功，枚举就会返回Ok和转换后的结果；如果失败，就会返回Err和失败原因。
• .expect()：它是Result类型上的一个方法，与.parse()的返回值类型相同。如果解析失败，.parse()就会返回Err，.expect()会立即触发panic!，终止当前程序，并打印expect中的错误信息。反之，.parse()就会返回Ok，.expect()会把附加的值返回出来，也就是把转换好的数字赋给guess。

Step 2：数字的比较

在成功转换数据类型后，我们就可以比较这两个数字了。
先在代码开头导入类型:

use std::cmp::Ordering;

这段代码表示从std标准库里引入一个叫做Ordering的类型。Ordering是一个枚举，它有三个变体（可以把它理解为三个可能的值）：Ordering::Less、Ordering::Greater和Ordering::Equal，分别表示小于、大于和等于。

再在main里写下对比代码:

match guess.cmp(&range_number) { Ordering::Less => println!("Too small"), Ordering::Greater => println!("Too big"), Ordering::Equal => println!("You win"), }

• guess.cmp(&range_number)：guess上有一个方法叫.cmp()（cmp是 compare 的缩写）。它会比较点号前面的值和括号里的值。这里点号前面的值是guess，括号里的值是对range_number的引用（&是取地址符，代表引用）。.cmp()的返回值类型是Ordering，也就是上文导入的类型。

这里还涉及到了 Rust 的类型推断。这里有两张 IDE 截图，一张是还没写这段match表达式时，一张是写了之后。注意看let range_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101);这一行（第 5 行）：


可以看到，没有写match表达式时，IDE 提示range_number的类型是i32；写了match之后，IDE 提示range_number的类型是u32。这是为什么呢？因为guess.cmp(&range_number)进行了比较，虽然range_number没有被显式标注类型，但guess已经被显式定义为u32。得益于 Rust 强大的基于上下文的类型推断，guess.cmp(&range_number)的需求会让range_number被推断为u32。而没有match时，因为 Rust 默认的整数类型是i32，且没有任何其他约束要求range_number是别的类型，所以编译器会推断为i32。

• match：Rust 的模式匹配表达式。它让我们可以根据.cmp()返回的Ordering枚举值来决定下一步操作。一个match表达式由多个分支（也叫臂，英文是 arm）组成。每个分支都包含一个匹配模式（用来匹配输入值的条件）和一个要执行的代码块（模式匹配成功时运行的代码）。如果match后面的值（在这个程序中就是guess.cmp(&range_number)）匹配上了某个分支，程序就会执行这个分支下的代码。

在这个程序中，Ordering::Less、Ordering::Greater和Ordering::Equal就是匹配模式，println!("Too small")、println!("Too big")和println!("You win")就是对应的代码块。举个例子，如果guess等于range_number，.cmp()就会返回Ordering::Equal，match找到与之匹配的第三个分支，然后执行这个分支的代码块，也就是println!("You win")。

match会从上到下检查分支。在这个程序里，就是先检查Ordering::Less，再检查Ordering::Greater，最后检查Ordering::Equal。

我们会在 6.3 控制流运算符-match 中更详细地讲解match。

2.3.3 代码效果

以下是截至目前的完整代码:

use std::io; use rand::Rng; use std::cmp::Ordering; fn main() { let range_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101); println!("Number Guessing Game"); println!("Guess a number"); let mut guess = String::new(); io::stdin().read_line(&mut guess).expect("Could not read the line"); let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Please enter a number"); println!("The number you guessed is:{}", guess); match guess.cmp(&range_number) { Ordering::Less => println!("Too small"), Ordering::Greater => println!("Too big"), Ordering::Equal => println!("You win"), } println!("The secret number is: {}", range_number); }

效果如下（每次运行的神秘数字都会不同；这里猜测10偏小）:

Number Guessing Game Guess a number 10 The number you guessed is:10 Too small The secret number is: 48