控制流
根据条件是否为 true 来决定是否运行某段代码，以及在条件为 true 时重复运行某段代码，是大多数编程语言的基本构建块。Rust 中用来控制执行流程的最常见结构是 if 表达式和循环。
if 表达式
if 表达式允许你根据条件对代码进行分支。你提供一个条件，然后声明：“如果满足这个条件，就运行这段代码。如果条件不满足，就不运行这段代码。”
在你的 projects 目录下创建一个名为 branches 的新项目来探索 if 表达式。在 src/main.rs 文件中输入以下代码：
文件名：src/main.rs
fn main() {
let number = 3;
if number < 5 {
println!("condition was true");
} else {
println!("condition was false");
}
}所有 if 表达式都以关键字 if 开头，后跟一个条件。在本例中，条件检查变量 number 的值是否小于 5。我们将条件为 true 时要执行的代码块放在条件之后的花括号内。与 if 表达式中的条件相关联的代码块有时被称为分支（arm），就像我们在第 2 章“比较猜测的数字与秘密数字”部分讨论的 match 表达式中的分支一样。
我们还可以选择性地包含一个 else 表达式（这里我们选择了这样做），以便在条件求值为 false 时给程序提供一个替代的代码块来执行。如果你不提供 else 表达式且条件为 false，程序将直接跳过 if 代码块，继续执行后面的代码。
尝试运行这段代码，你应该会看到以下输出：
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.31s
Running `target/debug/branches`
condition was true
让我们试着将 number 的值改为一个使条件为 false 的值，看看会发生什么：
fn main() {
let number = 7;
if number < 5 {
println!("condition was true");
} else {
println!("condition was false");
}
}再次运行程序，查看输出：
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.31s
Running `target/debug/branches`
condition was false
还值得注意的是，这段代码中的条件必须是 bool 类型。如果条件不是 bool 类型，就会得到一个错误。例如，尝试运行以下代码：
文件名：src/main.rs
fn main() {
let number = 3;
if number {
println!("number was three");
}
}这次 if 条件的值为 3，Rust 会抛出一个错误：
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
error[E0308]: mismatched types
--> src/main.rs:4:8
|
4 | if number {
| ^^^^^^ expected `bool`, found integer
For more information about this error, try `rustc --explain E0308`.
error: could not compile `branches` (bin "branches") due to 1 previous error
这个错误表明 Rust 期望一个 bool 类型但得到了一个整数。与 Ruby 和 JavaScript 等语言不同，Rust 不会自动将非布尔类型转换为布尔类型。你必须始终显式地为 if 提供一个布尔值作为条件。例如，如果我们希望 if 代码块仅在数字不等于 0 时运行，可以将 if 表达式改为如下形式：
文件名：src/main.rs
fn main() {
let number = 3;
if number != 0 {
println!("number was something other than zero");
}
}运行这段代码将打印 number was something other than zero。
使用 else if 处理多个条件
你可以通过将 if 和 else 组合成 else if 表达式来使用多个条件。例如：
文件名：src/main.rs
fn main() {
let number = 6;
if number % 4 == 0 {
println!("number is divisible by 4");
} else if number % 3 == 0 {
println!("number is divisible by 3");
} else if number % 2 == 0 {
println!("number is divisible by 2");
} else {
println!("number is not divisible by 4, 3, or 2");
}
}这个程序有四条可能的执行路径。运行后，你应该会看到以下输出：
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.31s
Running `target/debug/branches`
number is divisible by 3
当程序执行时，它会依次检查每个 if 表达式，并执行第一个条件求值为 true 的代码块。注意，尽管 6 可以被 2 整除，但我们并没有看到输出 number is divisible by 2，也没有看到 else 代码块中的 number is not divisible by 4, 3, or 2 文本。这是因为 Rust 只执行第一个条件为 true 的代码块，一旦找到一个，就不会再检查其余的条件。
使用过多的 else if 表达式会使代码变得杂乱，所以如果你有多个条件分支，可能需要重构代码。第 6 章会介绍一个强大的 Rust 分支结构 match，专门用于处理这类情况。
在 let 语句中使用 if
因为 if 是一个表达式，所以我们可以在 let 语句的右侧使用它来将结果赋给一个变量，如示例 3-2 所示。
fn main() {
let condition = true;
let number = if condition { 5 } else { 6 };
println!("The value of number is: {number}");
}if 表达式的结果赋给一个变量变量 number 将绑定到 if 表达式的结果值上。运行这段代码看看会发生什么：
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.30s
Running `target/debug/branches`
The value of number is: 5
记住，代码块的值是其中最后一个表达式的值，而数字本身也是表达式。在本例中，整个 if 表达式的值取决于哪个代码块被执行。这意味着 if 的每个分支可能产生的结果值必须是相同的类型；在示例 3-2 中，if 分支和 else 分支的结果都是 i32 整数。如果类型不匹配，如下面的例子所示，就会得到一个错误：
文件名：src/main.rs
fn main() {
let condition = true;
let number = if condition { 5 } else { "six" };
println!("The value of number is: {number}");
}当我们尝试编译这段代码时，会得到一个错误。if 和 else 分支的值类型不兼容，Rust 会准确地指出程序中问题所在的位置：
$ cargo run
Compiling branches v0.1.0 (file:///projects/branches)
error[E0308]: `if` and `else` have incompatible types
--> src/main.rs:4:44
|
4 | let number = if condition { 5 } else { "six" };
| - ^^^^^ expected integer, found `&str`
| |
| expected because of this
For more information about this error, try `rustc --explain E0308`.
error: could not compile `branches` (bin "branches") due to 1 previous error
if 代码块中的表达式求值为一个整数，而 else 代码块中的表达式求值为一个字符串。这行不通，因为变量必须只有一个类型，Rust 需要在编译时就确切地知道 number 变量的类型。知道 number 的类型可以让编译器在我们使用 number 的所有地方验证其类型是否有效。如果 number 的类型只能在运行时确定，Rust 就无法做到这一点；如果编译器必须跟踪任何变量的多种假设类型，那么编译器会更加复杂，对代码的保证也会更少。
使用循环重复执行
经常需要多次执行同一段代码。为此，Rust 提供了几种循环（loop），它们会执行循环体内的代码直到结尾，然后立即从头开始。为了试验循环，让我们创建一个名为 loops 的新项目。
Rust 有三种循环：loop、while 和 for。让我们逐一尝试。
使用 loop 重复执行代码
loop 关键字告诉 Rust 反复执行一段代码，直到你明确告诉它停止为止。
作为示例，将你 loops 目录中的 src/main.rs 文件修改为如下内容：
文件名：src/main.rs
fn main() {
loop {
println!("again!");
}
}当我们运行这个程序时，会看到 again! 被不断地重复打印，直到我们手动停止程序。大多数终端都支持键盘快捷键 ctrl-C 来中断一个陷入无限循环的程序。试一试：
$ cargo run
Compiling loops v0.1.0 (file:///projects/loops)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.08s
Running `target/debug/loops`
again!
again!
again!
again!
^Cagain!
符号 ^C 表示你按下了 ctrl-C。
在 ^C 之后你可能会也可能不会看到 again! 被打印出来，这取决于程序收到中断信号时代码正执行到循环的哪个位置。
幸运的是，Rust 也提供了一种通过代码跳出循环的方式。你可以在循环中使用 break 关键字来告诉程序何时停止执行循环。回忆一下，我们在第 2 章“猜对后退出”部分就这样做过，当用户猜对数字赢得游戏时退出程序。
我们在猜数字游戏中还使用了 continue，它在循环中的作用是告诉程序跳过本次迭代中剩余的代码，直接进入下一次迭代。
从循环返回值
loop 的一个用途是重试你知道可能会失败的操作，比如检查线程是否完成了它的工作。你可能还需要将该操作的结果从循环中传递给其余代码。为此，你可以在用于停止循环的 break 表达式后面添加你想要返回的值；该值将从循环中返回，你可以使用它，如下所示：
fn main() {
let mut counter = 0;
let result = loop {
counter += 1;
if counter == 10 {
break counter * 2;
}
};
println!("The result is {result}");
}在循环之前，我们声明了一个名为 counter 的变量并将其初始化为 0。然后，我们声明了一个名为 result 的变量来保存循环返回的值。在循环的每次迭代中，我们给 counter 变量加 1，然后检查 counter 是否等于 10。当等于 10 时，我们使用 break 关键字并带上值 counter * 2。循环之后，我们用分号结束将值赋给 result 的语句。最后，我们打印 result 中的值，本例中为 20。
你也可以在循环内部使用 return。break 只退出当前循环，而 return 始终退出当前函数。
使用循环标签消除多个循环之间的歧义
如果存在嵌套循环，break 和 continue 作用于此处最内层的循环。你可以选择在循环上指定一个循环标签（loop label），然后将该标签与 break 或 continue 一起使用，以指定这些关键字作用于带标签的循环而非最内层循环。循环标签必须以单引号开头。下面是一个包含两个嵌套循环的示例：
fn main() {
let mut count = 0;
'counting_up: loop {
println!("count = {count}");
let mut remaining = 10;
loop {
println!("remaining = {remaining}");
if remaining == 9 {
break;
}
if count == 2 {
break 'counting_up;
}
remaining -= 1;
}
count += 1;
}
println!("End count = {count}");
}外层循环有标签 'counting_up，它将从 0 计数到 2。内层循环没有标签，从 10 倒数到 9。第一个没有指定标签的 break 只会退出内层循环。break 'counting_up; 语句将退出外层循环。这段代码打印：
$ cargo run
Compiling loops v0.1.0 (file:///projects/loops)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.58s
Running `target/debug/loops`
count = 0
remaining = 10
remaining = 9
count = 1
remaining = 10
remaining = 9
count = 2
remaining = 10
End count = 2
使用 while 简化条件循环
程序经常需要在循环中判断条件。当条件为 true 时，循环继续运行。当条件不再为 true 时，程序调用 break 停止循环。使用 loop、if、else 和 break 的组合可以实现这种行为；如果你愿意，现在就可以在程序中尝试一下。然而，这种模式非常常见，所以 Rust 为此提供了一个内置的语言结构，称为 while 循环。在示例 3-3 中，我们使用 while 让程序循环三次，每次倒计数，然后在循环结束后打印一条消息并退出。
fn main() {
let mut number = 3;
while number != 0 {
println!("{number}!");
number -= 1;
}
println!("LIFTOFF!!!");
}while 循环在条件求值为 true 时运行代码这种结构消除了使用 loop、if、else 和 break 时所需的大量嵌套，而且更加清晰。当条件求值为 true 时代码运行；否则退出循环。
使用 for 遍历集合
你可以选择使用 while 结构来遍历集合的元素，比如数组。例如，示例 3-4 中的循环打印数组 a 中的每个元素。
fn main() {
let a = [10, 20, 30, 40, 50];
let mut index = 0;
while index < 5 {
println!("the value is: {}", a[index]);
index += 1;
}
}while 循环遍历集合中的每个元素这里，代码对数组中的元素进行计数。它从索引 0 开始，然后循环直到到达数组的最后一个索引（即 index < 5 不再为 true 时）。运行这段代码将打印数组中的每个元素：
$ cargo run
Compiling loops v0.1.0 (file:///projects/loops)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.32s
Running `target/debug/loops`
the value is: 10
the value is: 20
the value is: 30
the value is: 40
the value is: 50
所有五个数组值都如预期地出现在终端中。尽管 index 在某个时刻会达到 5，但循环会在尝试从数组中获取第六个值之前停止执行。
然而，这种方法容易出错；如果索引值或测试条件不正确，可能会导致程序 panic。例如，如果你将数组 a 的定义改为只有四个元素，但忘记将条件更新为 while index < 4，代码就会 panic。这种方法也比较慢，因为编译器会添加运行时代码，在每次循环迭代中对索引是否在数组范围内进行条件检查。
作为一种更简洁的替代方案，你可以使用 for 循环来对集合中的每个元素执行一些代码。for 循环看起来像示例 3-5 中的代码。
fn main() {
let a = [10, 20, 30, 40, 50];
for element in a {
println!("the value is: {element}");
}
}for 循环遍历集合中的每个元素当我们运行这段代码时，会看到与示例 3-4 相同的输出。更重要的是，我们现在提高了代码的安全性，消除了因超出数组末尾或遍历不够远而遗漏某些元素所可能导致的 bug。for 循环生成的机器码也可能更高效，因为不需要在每次迭代时将索引与数组长度进行比较。
使用 for 循环，如果你改变了数组中值的数量，不需要像示例 3-4 中的方法那样记得修改其他代码。
for 循环的安全性和简洁性使其成为 Rust 中最常用的循环结构。即使在你想要运行某段代码特定次数的情况下，比如示例 3-3 中使用 while 循环的倒计时示例，大多数 Rustacean 也会使用 for 循环。实现方式是使用标准库提供的 Range，它会按顺序生成从一个数字开始到另一个数字之前结束的所有数字。
下面是使用 for 循环和我们尚未介绍的 rev 方法来反转范围后的倒计时效果：
文件名：src/main.rs
fn main() {
for number in (1..4).rev() {
println!("{number}!");
}
println!("LIFTOFF!!!");
}这段代码是不是更好看了？
总结
你做到了！这是相当长的一章：你学习了变量、标量和复合数据类型、函数、注释、if 表达式和循环！为了练习本章讨论的概念，尝试编写程序来完成以下任务：
- 在华氏温度和摄氏温度之间进行转换。
- 生成第 n 个斐波那契数。
- 打印圣诞颂歌“The Twelve Days of Christmas“的歌词，利用歌曲中的重复部分。
当你准备好继续前进时，我们将讨论 Rust 中一个在其他编程语言中不常见的概念：所有权（ownership）。