01_02_Cairo1.0中的变量与常量

ShalomHu
234 阅读4分钟

此文章使用的Cairo编译器版本：2.0.0-rc0。因为Cairo正在快速更新，所以不同版本的语法会有些许不同，未来将会将文章内容更新到稳定版本。

变量是编程语言中最基本的元素。

基本使用

创建一个变量

use debug::PrintTrait;

fn main() {
    let x = 5;
    x.print();
}

使用let关键字来创建一个变量。PrintTrait是官方库提供的打印工具库。

变量的可变性

Cairo使用的是不可变的内存模型(immutable memory model)，当一个内存空间被赋值后，就不可以再覆盖写入，只可以被读取。

这意味着Cairo中所有变量默认都是不可变的(听起来有点反直觉🙃️)。

尝试运行如下代码(使用命令：cairo-run --path $FILE_CAIRO)

use debug::PrintTrait;
fn main() {
    let x = 5;
    x.print();
    x = 6;
    x.print();
}

会得到如下错误

error: Cannot assign to an immutable variable.
 --> c01_var.cairo:5:5
    x = 6;
    ^***^

Error: failed to compile: src/c01_var.cairo

那么要使得变量可变，需要使用 mut 关键字

use debug::PrintTrait;
fn main() {
    let mut x = 5;
    x.print();
    x = 6;
    x.print();
}

上面👆x变量前面加了 mut 关键字，这样就可以正常运行了。

思考🤔：不可变的变量和🔗常量有几分相似，那它是否可以被当作常量使用呢？

Shadowing

Cairo中的Shadowing与Rust中的类似，就是可以实现：不同的变量使用相同变量名的效果。我们来看看具体的例子：

use debug::PrintTrait;
fn main() {
    let mut x = 5_u32;
    let x: felt252 = 10;
    {
	    // 只会影响大括号内的变量，不影响括号以外的
        let x = x * 2;
        'Inner scope x value is:'.print();
        x.print()
    }
    'Outer scope x value is:'.print();
    x.print();
}

上述例子中let x: felt252 = 10;中定义的x变量将前一行的x完全遮盖，这也是Shadowing这个名称的由来。具有如下特征：

  1. 使用let关键字进行重新定义；
  2. 重新定义可以使用不同的数据类型，与之前的类型无关；
  3. Shadowing只影响同一命名空间中的变量；
  4. 无论变量是 immutable 还是 mutable，都可以被 shadowed，

注意⚠️：在使用Shadowing的时候，尽量避免在不同的命名空间使用相同的变量名，这样会很难定位bug。

常量基本用法

use debug::PrintTrait;

const ONE_HOUR_IN_SECONDS: felt252 = 3600;

fn main(){
    ONE_HOUR_IN_SECONDS.print();
}

使用 const 关键字，并且指明了常量的类型，最后给出了常量的值。

常量与不可变变量的区别

常量有以下性质：

  1. 不允许使用 mut 关键字
  2. 只能在全局范围内声明
  3. 只可以使用字面量给常量赋值

将常量声明在函数中试试

use debug::PrintTrait;

fn main(){
	const ONE_HOUR_IN_SECONDS: felt252 = 3600;
    ONE_HOUR_IN_SECONDS.print();
}

这样写会收到一大堆的错误🙅。

使用非字面量赋值也会报错

use debug::PrintTrait;

const TEST: felt252 = 3600;
const ONE_HOUR_IN_SECONDS: felt252 = TEST;

fn main(){
    ONE_HOUR_IN_SECONDS.print();
}

上述代码使用一个常量给另一个常量赋值，会收到如下错误

error: Only literal constants are currently supported.
 --> d_const.cairo:4:38
const ONE_HOUR_IN_SECONDS: felt252 = test;
                                     ^**^

变量与常量的总结

Cairo里的变量声明默认是“不可变的”，这个是比较有趣的。因为其它主流语言在声明变量时默认是可变的，而Cairo则是要反过来。这可以理解，”不可变”通常来说会有更好的稳定性，而可变的会代来不稳定性。所以，Cairo应该是想成为更安全的语言。再加上Cairo同样有 const 修饰的常量。于是，Cairo可以玩出这么些东西来：

  • 常量：const LEN:u32 = 1024; 其中的 LEN 就是一个u32 的整型常量（无符号32位整型），是编译时用到的。
  • 可变的变量： let mut x = 5; 这个就跟其它语言的类似， 在运行时用到。
  • 不可变的变量：let x = 5; 对这种变量，你不可以修改它。但是，你可以使用 let x = x + 10; 这样的方式来重新定义一个新的 x。这个在Cairo里叫 Shadowing ，第二个 x 把第一个 x 给遮蔽了。

对于Cairo的Shadowing，使用起来可能会带来麻烦。使用同名变量（在嵌套的scope环境下）带来的bug还是很不好找的。一般来说，每个变量都应该有他最合适的名字，最好不要重名。

默认不可变的优势

不可变的变量对于程序的稳定运行是有帮助的，这是一种编程“契约”，当处理契约为不可变的变量时，程序就可以稳定很多，尤其是多线程的环境下，因为不可变意味着只读不写。

其他好处是，与易变对象相比，它们更易于理解和推理，并提供更高的安全性。有了这样的“契约”后，编译器也很容易在编译时查错了。这就是Cairo语言的编译器的编译期可以帮你检查很多编程上的问题。

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