类型系统概述

> 了解 Rust 类型系统的整体设计，理解静态类型与类型推断如何协同工作。

为什么需要类型系统？

类型是什么？

概念名称： 类型是数据的分类，告诉编译器数据的含义和可用操作。

想象你在整理房间：

没有类型的系统（动态类型）：
┌─────────────────────────────────┐
│  一个大箱子，什么都往里装        │
│  用的时候才知道里面是什么        │
│  → 运行时错误                    │
└─────────────────────────────────┘

Rust 的类型系统（静态类型）：
┌─────────┬─────────┬─────────────┐
│ 书籍箱  │ 衣物箱  │  厨具箱     │
│ 只能放书│ 只能放衣│  只能放厨具 │
│ → 编译时就知道对不对            │
└─────────┴─────────┴─────────────┘

为什么用它？

// 没有类型：运行时才发现错误
let x = "10";
let y = 20;
let result = x + y;  // ❌ 运行时错误：字符串不能加数字

// 有类型：编译时就阻止
let x: i32 = 10;
let y: i32 = 20;
let result = x + y;  // ✅ 编译通过，类型安全

▶ Run

Rust 类型系统全景图

Rust 类型
│
├── 标量类型（Scalar）单个值
│   ├── 整数（integer）: i32, u8, i64...
│   ├── 浮点数（float）: f32, f64
│   ├── 布尔（boolean）: bool
│   └── 字符（character）: char
│
├── 复合类型（Compound）多个值组合
│   ├── 元组（tuple）: (i32, String)
│   └── 数组（array）: [i32; 5]
│
├── 字符串类型
│   ├── String（可增长字符串）
│   └── &str（字符串切片）
│
└── 其他类型（后续章节）
    ├── 结构体、枚举
    ├── 选项、结果
    └── 智能指针...

类型推断 vs 显式标注

概念名称： Rust 自动推断类型，但也可显式标注。

语法结构：
┌──────────────────────────────────────┐
│  let 变量 = 值;          → 推断类型   │
│  let 变量: 类型 = 值;    → 显式标注   │
│                                       │
│  let x = 42;    → 推断为 i32         │
│  let x: i64 = 42; → 显式指定 i64     │
└──────────────────────────────────────┘

最简示例

fn main() {
    let x = 42;           // 推断为 i32
    let y: f64 = 3.14;    // 显式指定 f64
    println!("x={}, y={}", x, y);
}

▶ Run

详细示例

fn main() {
    // 类型推断
    let x = 42;           // i32
    let y = 3.14;         // f64
    let s = "hello";      // &str
    let b = true;         // bool

    println!("x={} (i32), y={} (f64), s={} (&str), b={} (bool)", x, y, s, b);

    // 显式标注
    let a: i64 = 42;
    let c: u8 = 255;
    
    println!("a={} (i64), c={} (u8)", a, c);
}

▶ Run

关键代码说明：

代码	含义	为什么这样写
let x = 42	类型推断为 i32	i32 是 Rust 默认整数类型
let y: f64 = 3.14	显式指定 f64	浮点数默认 f64，显式标注更清晰
let c: u8 = 255	无符号 8 位整数	适合存储 0-255 的值

---

小结

• Rust 是静态强类型语言，所有类型在编译时确定
• 类型推断让代码简洁，显式标注使类型意图更清晰
• 类型系统是防止运行时错误的第一道防线
• Rust 类型分为：标量类型、复合类型、自定义类型

练习题

详见：练习题