带break的循环表达式的返回值

Question

实施例1

fn five() -> i32 {
    5   // ; not allowed I understand why
}

fn main() {
    let x = five();
    println!("The value of x is: {x}");
}

示例 2（来自https://doc.rust-lang.org/stable/book/ch03-05-control-flow.html）

fn main() {
    let mut counter = 0;

    let result = loop {
        counter += 1;

        if counter == 10 {
            break counter * 2;
        }
    };
    println!("The result is {result}");
}

我明白为什么在示例 1 中它必须是5而不是5;，但我对示例 2 感到困惑，并且有几个问题。

问题一：

为什么我们这里有;？没有它也能工作;，那么为什么它在那里呢？这是一些 Rust 约定还是有一些技术原因？

问题2：

如果我这样做，break; counter * 2;它不会返回值。break; counter * 2;和 和有什么区别break counter * 2;？
为什么第二个有效？

问题3：

如果我做：

break counter * 2
println!("After break");

编译错误是：错误：预期;，发现println
如果我这样做：

break counter * 2;
println!("After break");

不再有编译错误，但是：

15 |             println!("After break");
   |             ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ unreachable statement

但至少我明白这一点。
我不明白的是为什么它 break counter * 2工作正常，但如果我在它后面添加一些东西，我们就会出现编译错误。

老实说，我对示例 2 感到困惑，我的理解是，如果我们想从表达式返回值，最后一行应该没有“;” （如示例 1），但示例 2 显然证明了事实并非如此。

Answer 1

Rust 是一种非常面向表达的语言。至关重要的是，表达式返回值。当你编写一个函数时，你就是在编写一个表达式。该表达式可以由多个用分号分隔的语句组成。

这就是 Rust 与大多数其他 C 派生语言的不同之处。表达式是 Rust 中的驱动程序，分号分隔语句。所以一个有效的表达式是{ a ; b ; c ; d }，其中d是最终结果。a、b、 和c只是副作用。相比之下，在 C 中，函数是由分号终止的语句序列，并且语句包含表达式。因此，在 C 中，函数体可能看起来像{ a ; b ; c ; d ; }，其中执行每个语句都是为了产生副作用，其中一个可能碰巧是一个return语句，但它仍然是一个语句。

如果 Rust 中的表达式序列以分号结尾，Rust 会假设您打算插入一个额外的字符()作为结尾，因此{ a ; b ; c ; d ; }会转换为{ a ; b ; c ; d ; () }. 这就是为什么我们不必()在所有返回单元的函数的末尾编写。这只是默认值。

这是一种更实用的看待事物的方式。函数返回一个值，无论发生什么都是副作用。函数末尾的“通常”返回值就是该值，作为表达式。

现在，因为 Rust 支持更命令式的风格（并且因为它通常有用且方便），Rust 还支持诸如breakand之类的语句return，这些语句早期就打破了通常的控制流。这些是陈述。它们对返回值有副作用，但它们不是表达式的“通常”返回值。

let result = loop {
  counter += 1;
  if counter == 10 {
    break counter * 2;
  }
};

loop像 Rust 中的大多数东西一样，的内部是一个表达式。所以它可以返回一个值。该值将被忽略，因为循环将再次运行。在这种情况下，该块相当于

let result = loop {
  counter += 1;
  if counter == 10 {
    break counter * 2;
    ()
  } else {
    () // 'if' can also insert () in the else block when used as an expression
  }
};

我们()明确返回。如果删除分号，您将得到

let result = loop {
  counter += 1;
  if counter == 10 {
    break counter * 2
  } else {
    () // 'if' can also insert () in the else block when used as an expression
  }
};

break作为表达式，也“返回”一个值。该值属于发散类型，称为neveror!。由于break保证会发散（即退出通常的控制流），因此它返回!，这是Rust 中唯一与所有其他类型兼容的类型。所以这个表达式的结果if仍然是()，因为!可以转换为()。当然，这都是没有意义的，因为loop如果没有被破坏，它将再次运行，但这就是 Rust 内部的推理。

总之，您不会尝试从{ ... }循环块的最后一行返回。你试图跳出循环，这不是正常的返回；它打破了循环遵循的通常规则，因此它需要一个特殊的语句，并且Rust 中的语句之间用分号分隔。事实上，您可以在没有分号的情况下结束语句序列，这是偶然的，因为loop无论如何都会忽略其块的结果。