Циклы и диапазоны в Rust

Введение

#

В языке Rust есть три основных вида циклов: while, loop и for. Для управления итерациями используются стандартные операторы:

• break — немедленно прерывает выполнение цикла.
• continue — пропускает оставшуюся часть тела цикла и переходит к следующей итерации.

Давайте детально рассмотрим все виды циклов, способы обхода коллекций и работу с метками на интерактивных слайдах:

 1fn main() {
 2    let mut n = 0;
 3    // Цикл while
 4    while n < 3 {
 5        println!("while: n = {}", n);
 6        n += 1;
 7    }
 8
 9    // Цикл loop с возвратом значения через break
10    let mut counter = 0;
11    let result = loop {
12        counter += 1;
13        if counter == 5 {
14            break counter * 2; // Возвращает 10 из цикла loop
15        }
16    };
17    println!("Результат loop: {}", result);
18
19    // Симуляция do-while через loop
20    let mut x = 0;
21    loop {
22        x += 1;
23        println!("do-while: x = {}", x);
24        if x >= 3 {
25            break;
26        }
27    }
28}

 1fn main() {
 2    let arr = [10, 20, 30];
 3
 4    // Итерация по ссылкам (&arr не потребляет коллекцию)
 5    for val in &arr {
 6        println!("Ссылка: {}", val);
 7    }
 8
 9    // Итерация с получением индекса через .enumerate()
10    for (idx, val) in arr.into_iter().enumerate() {
11        println!("Индекс {}: элемент {}", idx, val);
12    }
13
14    let mut mut_arr = [1, 2, 3];
15    // Изменяемая итерация для модификации элементов
16    for val in &mut mut_arr {
17        *val *= 10;
18    }
19    println!("Измененный массив: {:?}", mut_arr);
20}

 1fn main() {
 2    // Метки циклов позволяют управлять внешними циклами из вложенных
 3    'outer: for i in 1..=3 {
 4        for j in 1..=3 {
 5            if i * j > 4 {
 6                println!("Выход из внешнего цикла при i={}, j={}", i, j);
 7                break 'outer;
 8            }
 9        }
10    }
11
12    // Метки именованных блоков кода
13    let val = 'tag: {
14        let x = 10;
15        if x > 5 {
16            break 'tag 100; // Досрочный выход из блока с возвратом значения 100
17        }
18        x
19    };
20    println!("Значение из блока: {}", val);
21}

Виды циклов в Rust

#

1. Цикл while

#

Выполняет тело цикла до тех пор, пока условие истинно (true).

let mut n = 0;
while n < 10 {
    foo(n);
    n += 1;
}

2. Цикл while let

#

Повторяет выполнение цикла, пока выражение успешно сопоставляется с шаблоном (например, для разбора Option или Result).

// Цикл работает, пока foo() возвращает Some(x)
while let Some(x) = foo() {
    bar(x);
}

3. Цикл loop и возврат значений

#

Бесконечный цикл, который выполняется до тех пор, пока не будет встречен явный оператор break.

• Использование как выражения: loop может возвращать значение через оператор break. Это значение можно присвоить переменной.

let event = loop {
    let event = get_event();
    if let Some(e) = event {
        break e; // Возвращает значение e из цикла loop
    }
};

4. Реализация цикла do ... while

#

В Rust нет встроенного ключевого слова do-while. Его поведение можно сымитировать двумя способами:

1. Через бесконечный loop и проверку условия в конце:

loop {
    let x = foo();
    if x == 0 { break; }
}

2. Используя блок кода в качестве условия цикла while:

while {
    let x = foo();
    x != 0 // Условие продолжения цикла
} {} // Пустое тело цикла

Диапазоны (Ranges) и цикл for

#

Типы диапазонов (Range Types)

#

Диапазоны представляют собой структуры из модуля std::ops. Нижняя граница (если она указана) всегда включается в диапазон.

Пример: Цикл for n in 1..10 выполнится ровно 9 раз (для значений от 1 до 9 включительно).

Анатомия цикла for

#

Цикл for используется для итерации по элементам коллекции или диапазона.

• Требование к типу: Выражение справа от in обязано реализовывать типаж std::iter::IntoIterator.

В зависимости от необходимости владения данными или ссылками, применяются разные подходы:

1. Потребление коллекции (Move): for item in arr { ... } (неявно вызывает arr.into_iter()).
2. Итерация по разделяемым ссылкам (&T): for item in &arr { ... } (неявно вызывает (&arr).into_iter()).
3. Итерация по изменяемым ссылкам (&mut T): for item in &mut arr { ... } (неявно вызывает (&mut arr).into_iter()).

Получение индекса при итерации (.enumerate())

#

Для одновременного получения индекса элемента и самого элемента используется метод .enumerate(), который возвращает кортеж вида (index, item).

let arr: [u8; 3] = [10, 20, 30];
for (idx, item) in arr.into_iter().enumerate() {
    println!("{idx}: {item}");
}

Метки циклов и блоков (Labels)

#

Метки позволяют управлять выполнением конкретного внешнего цикла или блока изнутри вложенных структур. Названия меток всегда начинаются с одиночной кавычки (апострофа), например: 'label.

Метки в циклах

#

Применяются для выхода из внешнего цикла при нахождении во вложенном.

'outer: loop {
    'inner: loop {
        if need_exit() {
            break 'outer; // Полный выход из внешнего цикла
        }
    }
}

Метки в именованных блоках кода

#

Обычные блоки кода { ... } также могут иметь метки. Это позволяет досрочно прерывать выполнение текущего блока и возвращать значение во внешнюю переменную с помощью break.

let y = 'tag: {
    let x = foo();
    if x < 0 {
        break 'tag 0; // Досрочный выход из блока с возвратом значения 0
    }
    x
};

Ограничение компилятора: Оператор break без указания явной метки внутри обычного обособленного блока кода (не являющегося циклом) вызовет ошибку компиляции.

Проверь свои знания!

#

Пройдите короткий интерактивный тест, чтобы закрепить понимание циклов в Rust.