]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/doc/guide.md
rollup merge of #17355 : gamazeps/issue17210
[rust.git] / src / doc / guide.md
1 % The Rust Guide
2
3 Hey there! Welcome to the Rust guide. This is the place to be if you'd like to
4 learn how to program in Rust. Rust is a systems programming language with a
5 focus on "high-level, bare-metal programming": the lowest level control a
6 programming language can give you, but with zero-cost, higher level
7 abstractions, because people aren't computers. We really think Rust is
8 something special, and we hope you do too.
9
10 To show you how to get going with Rust, we're going to write the traditional
11 "Hello, World!" program. Next, we'll introduce you to a tool that's useful for
12 writing real-world Rust programs and libraries: "Cargo." After that, we'll talk
13 about the basics of Rust, write a little program to try them out, and then learn
14 more advanced things.
15
16 Sound good? Let's go!
17
18 # Installing Rust
19
20 The first step to using Rust is to install it! There are a number of ways to
21 install Rust, but the easiest is to use the `rustup` script. If you're on
22 Linux or a Mac, all you need to do is this (note that you don't need to type
23 in the `$`s, they just indicate the start of each command):
24
25 ```{ignore}
26 $ curl -s https://static.rust-lang.org/rustup.sh | sudo sh
27 ```
28
29 (If you're concerned about `curl | sudo sh`, please keep reading. Disclaimer
30 below.)
31
32 If you're on Windows, please download either the [32-bit
33 installer](https://static.rust-lang.org/dist/rust-nightly-i686-w64-mingw32.exe)
34 or the [64-bit
35 installer](https://static.rust-lang.org/dist/rust-nightly-x86_64-w64-mingw32.exe)
36 and run it.
37
38 If you decide you don't want Rust anymore, we'll be a bit sad, but that's okay.
39 Not every programming language is great for everyone. Just pass an argument to
40 the script:
41
42 ```{ignore}
43 $ curl -s https://static.rust-lang.org/rustup.sh | sudo sh -s -- --uninstall
44 ```
45
46 If you used the Windows installer, just re-run the `.exe` and it will give you
47 an uninstall option.
48
49 You can re-run this script any time you want to update Rust. Which, at this
50 point, is often. Rust is still pre-1.0, and so people assume that you're using
51 a very recent Rust.
52
53 This brings me to one other point: some people, and somewhat rightfully so, get
54 very upset when we tell you to `curl | sudo sh`. And they should be! Basically,
55 when you do this, you are trusting that the good people who maintain Rust
56 aren't going to hack your computer and do bad things. That's a good instinct!
57 If you're one of those people, please check out the documentation on [building
58 Rust from Source](https://github.com/rust-lang/rust#building-from-source), or
59 [the official binary downloads](http://www.rust-lang.org/install.html). And we
60 promise that this method will not be the way to install Rust forever: it's just
61 the easiest way to keep people updated while Rust is in its alpha state.
62
63 Oh, we should also mention the officially supported platforms:
64
65 * Windows (7, 8, Server 2008 R2), x86 only
66 * Linux (2.6.18 or later, various distributions), x86 and x86-64
67 * OSX 10.7 (Lion) or greater, x86 and x86-64
68
69 We extensively test Rust on these platforms, and a few others, too, like
70 Android. But these are the ones most likely to work, as they have the most
71 testing.
72
73 Finally, a comment about Windows. Rust considers Windows to be a first-class
74 platform upon release, but if we're honest, the Windows experience isn't as
75 integrated as the Linux/OS X experience is. We're working on it! If anything
76 does not work, it is a bug. Please let us know if that happens. Each and every
77 commit is tested against Windows just like any other platform.
78
79 If you've got Rust installed, you can open up a shell, and type this:
80
81 ```{ignore}
82 $ rustc --version
83 ```
84
85 You should see some output that looks something like this:
86
87 ```{ignore}
88 rustc 0.12.0-pre (443a1cd 2014-06-08 14:56:52 -0700)
89 ```
90
91 If you did, Rust has been installed successfully! Congrats!
92
93 If not, there are a number of places where you can get help. The easiest is
94 [the #rust IRC channel on irc.mozilla.org](irc://irc.mozilla.org/#rust), which
95 you can access through
96 [Mibbit](http://chat.mibbit.com/?server=irc.mozilla.org&channel=%23rust). Click
97 that link, and you'll be chatting with other Rustaceans (a silly nickname we
98 call ourselves), and we can help you out. Other great resources include [our
99 mailing list](https://mail.mozilla.org/listinfo/rust-dev), [the /r/rust
100 subreddit](http://www.reddit.com/r/rust), and [Stack
101 Overflow](http://stackoverflow.com/questions/tagged/rust).
102
103 # Hello, world!
104
105 Now that you have Rust installed, let's write your first Rust program. It's
106 traditional to make your first program in any new language one that prints the
107 text "Hello, world!" to the screen. The nice thing about starting with such a
108 simple program is that you can verify that your compiler isn't just installed,
109 but also working properly. And printing information to the screen is a pretty
110 common thing to do.
111
112 The first thing that we need to do is make a file to put our code in. I like
113 to make a `projects` directory in my home directory, and keep all my projects
114 there. Rust does not care where your code lives.
115
116 This actually leads to one other concern we should address: this guide will
117 assume that you have basic familiarity with the command line. Rust does not
118 require that you know a whole ton about the command line, but until the
119 language is in a more finished state, IDE support is spotty. Rust makes no
120 specific demands on your editing tooling, or where your code lives.
121
122 With that said, let's make a directory in our projects directory.
123
124 ```{bash}
125 $ mkdir ~/projects
126 $ cd ~/projects
127 $ mkdir hello_world
128 $ cd hello_world
129 ```
130
131 If you're on Windows and not using PowerShell, the `~` may not work. Consult
132 the documentation for your shell for more details.
133
134 Let's make a new source file next. I'm going to use the syntax `editor
135 filename` to represent editing a file in these examples, but you should use
136 whatever method you want. We'll call our file `main.rs`:
137
138 ```{bash}
139 $ editor main.rs
140 ```
141
142 Rust files always end in a `.rs` extension. If you're using more than one word
143 in your file name, use an underscore. `hello_world.rs` rather than
144 `helloworld.rs`.
145
146 Now that you've got your file open, type this in:
147
148 ```{rust}
149 fn main() {
150     println!("Hello, world!");
151 }
152 ```
153
154 Save the file, and then type this into your terminal window:
155
156 ```{bash}
157 $ rustc main.rs
158 $ ./main # or main.exe on Windows
159 Hello, world!
160 ```
161
162 Success! Let's go over what just happened in detail.
163
164 ```{rust}
165 fn main() {
166
167 }
168 ```
169
170 These lines define a **function** in Rust. The `main` function is special:
171 it's the beginning of every Rust program. The first line says "I'm declaring a
172 function named `main`, which takes no arguments and returns nothing." If there
173 were arguments, they would go inside the parentheses (`(` and `)`), and because
174 we aren't returning anything from this function, we've dropped that notation
175 entirely.  We'll get to it later.
176
177 You'll also note that the function is wrapped in curly braces (`{` and `}`).
178 Rust requires these around all function bodies. It is also considered good
179 style to put the opening curly brace on the same line as the function
180 declaration, with one space in between.
181
182 Next up is this line:
183
184 ```{rust}
185     println!("Hello, world!");
186 ```
187
188 This line does all of the work in our little program. There are a number of
189 details that are important here. The first is that it's indented with four
190 spaces, not tabs. Please configure your editor of choice to insert four spaces
191 with the tab key. We provide some [sample configurations for various
192 editors](https://github.com/rust-lang/rust/tree/master/src/etc).
193
194 The second point is the `println!()` part. This is calling a Rust **macro**,
195 which is how metaprogramming is done in Rust. If it were a function instead, it
196 would look like this: `println()`. For our purposes, we don't need to worry
197 about this difference. Just know that sometimes, you'll see a `!`, and that
198 means that you're calling a macro instead of a normal function. One last thing
199 to mention: Rust's macros are significantly different than C macros, if you've
200 used those. Don't be scared of using macros. We'll get to the details
201 eventually, you'll just have to trust us for now.
202
203 Next, `"Hello, world!"` is a **string**. Strings are a surprisingly complicated
204 topic in a systems programming language, and this is a **statically allocated**
205 string. We will talk more about different kinds of allocation later. We pass
206 this string as an argument to `println!`, which prints the string to the
207 screen. Easy enough!
208
209 Finally, the line ends with a semicolon (`;`). Rust is an **expression
210 oriented** language, which means that most things are expressions. The `;` is
211 used to indicate that this expression is over, and the next one is ready to
212 begin. Most lines of Rust code end with a `;`. We will cover this in-depth
213 later in the guide.
214
215 Finally, actually **compiling** and **running** our program. We can compile
216 with our compiler, `rustc`, by passing it the name of our source file:
217
218 ```{bash}
219 $ rustc main.rs
220 ```
221
222 This is similar to `gcc` or `clang`, if you come from a C or C++ background. Rust
223 will output a binary executable. You can see it with `ls`:
224
225 ```{bash}
226 $ ls
227 main  main.rs
228 ```
229
230 Or on Windows:
231
232 ```{bash}
233 $ dir
234 main.exe  main.rs
235 ```
236
237 There are now two files: our source code, with the `.rs` extension, and the
238 executable (`main.exe` on Windows, `main` everywhere else)
239
240 ```{bash}
241 $ ./main  # or main.exe on Windows
242 ```
243
244 This prints out our `Hello, world!` text to our terminal.
245
246 If you come from a dynamically typed language like Ruby, Python, or JavaScript,
247 you may not be used to these two steps being separate. Rust is an
248 **ahead-of-time compiled language**, which means that you can compile a
249 program, give it to someone else, and they don't need to have Rust installed.
250 If you give someone a `.rb` or `.py` or `.js` file, they need to have
251 Ruby/Python/JavaScript installed, but you just need one command to both compile
252 and run your program. Everything is a tradeoff in language design, and Rust has
253 made its choice.
254
255 Congratulations! You have officially written a Rust program. That makes you a
256 Rust programmer! Welcome.
257
258 Next, I'd like to introduce you to another tool, Cargo, which is used to write
259 real-world Rust programs. Just using `rustc` is nice for simple things, but as
260 your project grows, you'll want something to help you manage all of the options
261 that it has, and to make it easy to share your code with other people and
262 projects.
263
264 # Hello, Cargo!
265
266 [Cargo](http://crates.io) is a tool that Rustaceans use to help manage their
267 Rust projects. Cargo is currently in an alpha state, just like Rust, and so it
268 is still a work in progress. However, it is already good enough to use for many
269 Rust projects, and so it is assumed that Rust projects will use Cargo from the
270 beginning.
271
272 Cargo manages three things: building your code, downloading the dependencies
273 your code needs, and building the dependencies your code needs.  At first, your
274 program doesn't have any dependencies, so we'll only be using the first part of
275 its functionality. Eventually, we'll add more. Since we started off by using
276 Cargo, it'll be easy to add later.
277
278 Let's convert Hello World to Cargo. The first thing we need to do to begin
279 using Cargo is to install Cargo. Luckily for us, the script we ran to install
280 Rust includes Cargo by default. If you installed Rust some other way, you may
281 want to [check the Cargo
282 README](https://github.com/rust-lang/cargo#installing-cargo-from-nightlies)
283 for specific instructions about installing it.
284
285 To Cargo-ify our project, we need to do two things: Make a `Cargo.toml`
286 configuration file, and put our source file in the right place. Let's
287 do that part first:
288
289 ```{bash}
290 $ mkdir src
291 $ mv main.rs src/main.rs
292 ```
293
294 Cargo expects your source files to live inside a `src` directory. That leaves
295 the top level for other things, like READMEs, license information, and anything
296 not related to your code. Cargo helps us keep our projects nice and tidy. A
297 place for everything, and everything in its place.
298
299 Next, our configuration file:
300
301 ```{bash}
302 $ editor Cargo.toml
303 ```
304
305 Make sure to get this name right: you need the capital `C`!
306
307 Put this inside:
308
309 ```{ignore}
310 [package]
311
312 name = "hello_world"
313 version = "0.0.1"
314 authors = [ "Your name <you@example.com>" ]
315
316 [[bin]]
317
318 name = "hello_world"
319 ```
320
321 This file is in the [TOML](https://github.com/toml-lang/toml) format. Let's let
322 it explain itself to you:
323
324 > TOML aims to be a minimal configuration file format that's easy to read due
325 > to obvious semantics. TOML is designed to map unambiguously to a hash table.
326 > TOML should be easy to parse into data structures in a wide variety of
327 > languages.
328
329 TOML is very similar to INI, but with some extra goodies.
330
331 Anyway, there are two **table**s in this file: `package` and `bin`. The first
332 tells Cargo metadata about your package. The second tells Cargo that we're
333 interested in building a binary, not a library (though we could do both!), as
334 well as what it is named.
335
336 Once you have this file in place, we should be ready to build! Try this:
337
338 ```{bash}
339 $ cargo build
340    Compiling hello_world v0.0.1 (file:///home/yourname/projects/hello_world)
341 $ ./target/hello_world
342 Hello, world!
343 ```
344
345 Bam! We build our project with `cargo build`, and run it with
346 `./target/hello_world`. This hasn't bought us a whole lot over our simple use
347 of `rustc`, but think about the future: when our project has more than one
348 file, we would need to call `rustc` twice, and pass it a bunch of options to
349 tell it to build everything together. With Cargo, as our project grows, we can
350 just `cargo build` and it'll work the right way.
351
352 You'll also notice that Cargo has created a new file: `Cargo.lock`.
353
354 ```{ignore,notrust}
355 [root]
356 name = "hello_world"
357 version = "0.0.1"
358 ```
359
360 This file is used by Cargo to keep track of dependencies in your application.
361 Right now, we don't have any, so it's a bit sparse. You won't ever need
362 to touch this file yourself, just let Cargo handle it.
363
364 That's it! We've successfully built `hello_world` with Cargo. Even though our
365 program is simple, it's using much of the real tooling that you'll use for the
366 rest of your Rust career.
367
368 Now that you've got the tools down, let's actually learn more about the Rust
369 language itself. These are the basics that will serve you well through the rest
370 of your time with Rust.
371
372 # Variable bindings
373
374 The first thing we'll learn about are 'variable bindings.' They look like this:
375
376 ```{rust}
377 let x = 5i;
378 ```
379
380 In many languages, this is called a 'variable.' But Rust's variable bindings
381 have a few tricks up their sleeves. Rust has a very powerful feature called
382 'pattern matching' that we'll get into detail with later, but the left
383 hand side of a `let` expression is a full pattern, not just a variable name.
384 This means we can do things like:
385
386 ```{rust}
387 let (x, y) = (1i, 2i);
388 ```
389
390 After this expression is evaluated, `x` will be one, and `y` will be two.
391 Patterns are really powerful, but this is about all we can do with them so far.
392 So let's just keep this in the back of our minds as we go forward.
393
394 By the way, in these examples, `i` indicates that the number is an integer.
395
396 Rust is a statically typed language, which means that we specify our types up
397 front. So why does our first example compile? Well, Rust has this thing called
398 "type inference." If it can figure out what the type of something is, Rust
399 doesn't require you to actually type it out.
400
401 We can add the type if we want to, though. Types come after a colon (`:`):
402
403 ```{rust}
404 let x: int = 5;
405 ```
406
407 If I asked you to read this out loud to the rest of the class, you'd say "`x`
408 is a binding with the type `int` and the value `five`."
409
410 By default, bindings are **immutable**. This code will not compile:
411
412 ```{ignore}
413 let x = 5i;
414 x = 10i;
415 ```
416
417 It will give you this error:
418
419 ```{ignore,notrust}
420 error: re-assignment of immutable variable `x`
421      x = 10i;
422      ^~~~~~~
423 ```
424
425 If you want a binding to be mutable, you can use `mut`:
426
427 ```{rust}
428 let mut x = 5i;
429 x = 10i;
430 ```
431
432 There is no single reason that bindings are immutable by default, but we can
433 think about it through one of Rust's primary focuses: safety. If you forget to
434 say `mut`, the compiler will catch it, and let you know that you have mutated
435 something you may not have cared to mutate. If bindings were mutable by
436 default, the compiler would not be able to tell you this. If you _did_ intend
437 mutation, then the solution is quite easy: add `mut`.
438
439 There are other good reasons to avoid mutable state when possible, but they're
440 out of the scope of this guide. In general, you can often avoid explicit
441 mutation, and so it is preferable in Rust. That said, sometimes, mutation is
442 what you need, so it's not verboten.
443
444 Let's get back to bindings. Rust variable bindings have one more aspect that
445 differs from other languages: bindings are required to be initialized with a
446 value before you're allowed to use them. If we try...
447
448 ```{ignore}
449 let x;
450 ```
451
452 ...we'll get an error:
453
454 ```{ignore}
455 src/main.rs:2:9: 2:10 error: cannot determine a type for this local variable: unconstrained type
456 src/main.rs:2     let x;
457                       ^
458 ```
459
460 Giving it a type will compile, though:
461
462 ```{ignore}
463 let x: int;
464 ```
465
466 Let's try it out. Change your `src/main.rs` file to look like this:
467
468 ```{rust}
469 fn main() {
470     let x: int;
471
472     println!("Hello world!");
473 }
474 ```
475
476 You can use `cargo build` on the command line to build it. You'll get a warning,
477 but it will still print "Hello, world!":
478
479 ```{ignore,notrust}
480    Compiling hello_world v0.0.1 (file:///home/you/projects/hello_world)
481 src/main.rs:2:9: 2:10 warning: unused variable: `x`, #[warn(unused_variable)] on by default
482 src/main.rs:2     let x: int;
483                              ^
484 ```
485
486 Rust warns us that we never use the variable binding, but since we never use it,
487 no harm, no foul. Things change if we try to actually use this `x`, however. Let's
488 do that. Change your program to look like this:
489
490 ```{rust,ignore}
491 fn main() {
492     let x: int;
493
494     println!("The value of x is: {}", x);
495 }
496 ```
497
498 And try to build it. You'll get an error:
499
500 ```{bash}
501 $ cargo build
502    Compiling hello_world v0.0.1 (file:///home/you/projects/hello_world)
503 src/main.rs:4:39: 4:40 error: use of possibly uninitialized variable: `x`
504 src/main.rs:4     println!("The value of x is: {}", x);
505                                                     ^
506 note: in expansion of format_args!
507 <std macros>:2:23: 2:77 note: expansion site
508 <std macros>:1:1: 3:2 note: in expansion of println!
509 src/main.rs:4:5: 4:42 note: expansion site
510 error: aborting due to previous error
511 Could not compile `hello_world`.
512 ```
513
514 Rust will not let us use a value that has not been initialized. Next, let's
515 talk about this stuff we've added to `println!`.
516
517 If you include two curly braces (`{}`, some call them moustaches...) in your
518 string to print, Rust will interpret this as a request to interpolate some sort
519 of value. **String interpolation** is a computer science term that means "stick
520 in the middle of a string." We add a comma, and then `x`, to indicate that we
521 want `x` to be the value we're interpolating. The comma is used to separate
522 arguments we pass to functions and macros, if you're passing more than one.
523
524 When you just use the curly braces, Rust will attempt to display the
525 value in a meaningful way by checking out its type. If you want to specify the
526 format in a more detailed manner, there are a [wide number of options
527 available](std/fmt/index.html). For now, we'll just stick to the default:
528 integers aren't very complicated to print.
529
530 # If
531
532 Rust's take on `if` is not particularly complex, but it's much more like the
533 `if` you'll find in a dynamically typed language than in a more traditional
534 systems language. So let's talk about it, to make sure you grasp the nuances.
535
536 `if` is a specific form of a more general concept, the 'branch.' The name comes
537 from a branch in a tree: a decision point, where depending on a choice,
538 multiple paths can be taken.
539
540 In the case of `if`, there is one choice that leads down two paths:
541
542 ```rust
543 let x = 5i;
544
545 if x == 5i {
546     println!("x is five!");
547 }
548 ```
549
550 If we changed the value of `x` to something else, this line would not print.
551 More specifically, if the expression after the `if` evaluates to `true`, then
552 the block is executed. If it's `false`, then it is not.
553
554 If you want something to happen in the `false` case, use an `else`:
555
556 ```{rust}
557 let x = 5i;
558
559 if x == 5i {
560     println!("x is five!");
561 } else {
562     println!("x is not five :(");
563 }
564 ```
565
566 This is all pretty standard. However, you can also do this:
567
568
569 ```{rust}
570 let x = 5i;
571
572 let y = if x == 5i {
573     10i
574 } else {
575     15i
576 };
577 ```
578
579 Which we can (and probably should) write like this:
580
581 ```{rust}
582 let x = 5i;
583
584 let y = if x == 5i { 10i } else { 15i };
585 ```
586
587 This reveals two interesting things about Rust: it is an expression-based
588 language, and semicolons are different than in other 'curly brace and
589 semicolon'-based languages. These two things are related.
590
591 ## Expressions vs. Statements
592
593 Rust is primarily an expression based language. There are only two kinds of
594 statements, and everything else is an expression.
595
596 So what's the difference? Expressions return a value, and statements do not.
597 In many languages, `if` is a statement, and therefore, `let x = if ...` would
598 make no sense. But in Rust, `if` is an expression, which means that it returns
599 a value. We can then use this value to initialize the binding.
600
601 Speaking of which, bindings are a kind of the first of Rust's two statements.
602 The proper name is a **declaration statement**. So far, `let` is the only kind
603 of declaration statement we've seen. Let's talk about that some more.
604
605 In some languages, variable bindings can be written as expressions, not just
606 statements. Like Ruby:
607
608 ```{ruby}
609 x = y = 5
610 ```
611
612 In Rust, however, using `let` to introduce a binding is _not_ an expression. The
613 following will produce a compile-time error:
614
615 ```{ignore}
616 let x = (let y = 5i); // expected identifier, found keyword `let`
617 ```
618
619 The compiler is telling us here that it was expecting to see the beginning of
620 an expression, and a `let` can only begin a statement, not an expression.
621
622 Note that assigning to an already-bound variable (e.g. `y = 5i`) is still an
623 expression, although its value is not particularly useful. Unlike C, where an
624 assignment evaluates to the assigned value (e.g. `5i` in the previous example),
625 in Rust the value of an assignment is the unit type `()` (which we'll cover later).
626
627 The second kind of statement in Rust is the **expression statement**. Its
628 purpose is to turn any expression into a statement. In practical terms, Rust's
629 grammar expects statements to follow other statements. This means that you use
630 semicolons to separate expressions from each other. This means that Rust
631 looks a lot like most other languages that require you to use semicolons
632 at the end of every line, and you will see semicolons at the end of almost
633 every line of Rust code you see.
634
635 What is this exception that makes us say 'almost?' You saw it already, in this
636 code:
637
638 ```{rust}
639 let x = 5i;
640
641 let y: int = if x == 5i { 10i } else { 15i };
642 ```
643
644 Note that I've added the type annotation to `y`, to specify explicitly that I
645 want `y` to be an integer.
646
647 This is not the same as this, which won't compile:
648
649 ```{ignore}
650 let x = 5i;
651
652 let y: int = if x == 5i { 10i; } else { 15i; };
653 ```
654
655 Note the semicolons after the 10 and 15. Rust will give us the following error:
656
657 ```{ignore,notrust}
658 error: mismatched types: expected `int` but found `()` (expected int but found ())
659 ```
660
661 We expected an integer, but we got `()`. `()` is pronounced 'unit', and is a
662 special type in Rust's type system. `()` is different than `null` in other
663 languages, because `()` is distinct from other types. For example, in C, `null`
664 is a valid value for a variable of type `int`. In Rust, `()` is _not_ a valid
665 value for a variable of type `int`. It's only a valid value for variables of
666 the type `()`, which aren't very useful. Remember how we said statements don't
667 return a value? Well, that's the purpose of unit in this case. The semicolon
668 turns any expression into a statement by throwing away its value and returning
669 unit instead.
670
671 There's one more time in which you won't see a semicolon at the end of a line
672 of Rust code. For that, we'll need our next concept: functions.
673
674 # Functions
675
676 You've already seen one function so far, the `main` function:
677
678 ```{rust}
679 fn main() {
680 }
681 ```
682
683 This is the simplest possible function declaration. As we mentioned before,
684 `fn` says 'this is a function,' followed by the name, some parenthesis because
685 this function takes no arguments, and then some curly braces to indicate the
686 body. Here's a function named `foo`:
687
688 ```{rust}
689 fn foo() {
690 }
691 ```
692
693 So, what about taking arguments? Here's a function that prints a number:
694
695 ```{rust}
696 fn print_number(x: int) {
697     println!("x is: {}", x);
698 }
699 ```
700
701 Here's a complete program that uses `print_number`:
702
703 ```{rust}
704 fn main() {
705     print_number(5);
706 }
707
708 fn print_number(x: int) {
709     println!("x is: {}", x);
710 }
711 ```
712
713 As you can see, function arguments work very similar to `let` declarations:
714 you add a type to the argument name, after a colon.
715
716 Here's a complete program that adds two numbers together and prints them:
717
718 ```{rust}
719 fn main() {
720     print_sum(5, 6);
721 }
722
723 fn print_sum(x: int, y: int) {
724     println!("sum is: {}", x + y);
725 }
726 ```
727
728 You separate arguments with a comma, both when you call the function, as well
729 as when you declare it.
730
731 Unlike `let`, you _must_ declare the types of function arguments. This does
732 not work:
733
734 ```{ignore}
735 fn print_number(x, y) {
736     println!("x is: {}", x + y);
737 }
738 ```
739
740 You get this error:
741
742 ```{ignore,notrust}
743 hello.rs:5:18: 5:19 error: expected `:` but found `,`
744 hello.rs:5 fn print_number(x, y) {
745 ```
746
747 This is a deliberate design decision. While full-program inference is possible,
748 languages which have it, like Haskell, often suggest that documenting your
749 types explicitly is a best-practice. We agree that forcing functions to declare
750 types while allowing for inference inside of function bodies is a wonderful
751 sweet spot between full inference and no inference.
752
753 What about returning a value? Here's a function that adds one to an integer:
754
755 ```{rust}
756 fn add_one(x: int) -> int {
757     x + 1
758 }
759 ```
760
761 Rust functions return exactly one value, and you declare the type after an
762 'arrow', which is a dash (`-`) followed by a greater-than sign (`>`).
763
764 You'll note the lack of a semicolon here. If we added it in:
765
766 ```{ignore}
767 fn add_one(x: int) -> int {
768     x + 1;
769 }
770 ```
771
772 We would get an error:
773
774 ```{ignore,notrust}
775 error: not all control paths return a value
776 fn add_one(x: int) -> int {
777      x + 1;
778 }
779
780 note: consider removing this semicolon:
781      x + 1;
782           ^
783 ```
784
785 Remember our earlier discussions about semicolons and `()`? Our function claims
786 to return an `int`, but with a semicolon, it would return `()` instead. Rust
787 realizes this probably isn't what we want, and suggests removing the semicolon.
788
789 This is very much like our `if` statement before: the result of the block
790 (`{}`) is the value of the expression. Other expression-oriented languages,
791 such as Ruby, work like this, but it's a bit unusual in the systems programming
792 world. When people first learn about this, they usually assume that it
793 introduces bugs. But because Rust's type system is so strong, and because unit
794 is its own unique type, we have never seen an issue where adding or removing a
795 semicolon in a return position would cause a bug.
796
797 But what about early returns? Rust does have a keyword for that, `return`:
798
799 ```{rust}
800 fn foo(x: int) -> int {
801     if x < 5 { return x; }
802
803     x + 1
804 }
805 ```
806
807 Using a `return` as the last line of a function works, but is considered poor
808 style:
809
810 ```{rust}
811 fn foo(x: int) -> int {
812     if x < 5 { return x; }
813
814     return x + 1;
815 }
816 ```
817
818 There are some additional ways to define functions, but they involve features
819 that we haven't learned about yet, so let's just leave it at that for now.
820
821
822 # Comments
823
824 Now that we have some functions, it's a good idea to learn about comments.
825 Comments are notes that you leave to other programmers to help explain things
826 about your code. The compiler mostly ignores them.
827
828 Rust has two kinds of comments that you should care about: **line comment**s
829 and **doc comment**s.
830
831 ```{rust}
832 // Line comments are anything after '//' and extend to the end of the line.
833
834 let x = 5i; // this is also a line comment.
835
836 // If you have a long explanation for something, you can put line comments next
837 // to each other. Put a space between the // and your comment so that it's
838 // more readable.
839 ```
840
841 The other kind of comment is a doc comment. Doc comments use `///` instead of
842 `//`, and support Markdown notation inside:
843
844 ```{rust}
845 /// `hello` is a function that prints a greeting that is personalized based on
846 /// the name given.
847 ///
848 /// # Arguments
849 ///
850 /// * `name` - The name of the person you'd like to greet.
851 ///
852 /// # Example
853 ///
854 /// ```rust
855 /// let name = "Steve";
856 /// hello(name); // prints "Hello, Steve!"
857 /// ```
858 fn hello(name: &str) {
859     println!("Hello, {}!", name);
860 }
861 ```
862
863 When writing doc comments, adding sections for any arguments, return values,
864 and providing some examples of usage is very, very helpful.
865
866 You can use the `rustdoc` tool to generate HTML documentation from these doc
867 comments. We will talk more about `rustdoc` when we get to modules, as
868 generally, you want to export documentation for a full module.
869
870 # Compound Data Types
871
872 Rust, like many programming languages, has a number of different data types
873 that are built-in. You've already done some simple work with integers and
874 strings, but next, let's talk about some more complicated ways of storing data.
875
876 ## Tuples
877
878 The first compound data type we're going to talk about are called **tuple**s.
879 Tuples are an ordered list of a fixed size. Like this:
880
881 ```rust
882 let x = (1i, "hello");
883 ```
884
885 The parenthesis and commas form this two-length tuple. Here's the same code, but
886 with the type annotated:
887
888 ```rust
889 let x: (int, &str) = (1, "hello");
890 ```
891
892 As you can see, the type of a tuple looks just like the tuple, but with each
893 position having a type name rather than the value. Careful readers will also
894 note that tuples are heterogeneous: we have an `int` and a `&str` in this tuple.
895 You haven't seen `&str` as a type before, and we'll discuss the details of
896 strings later. In systems programming languages, strings are a bit more complex
897 than in other languages. For now, just read `&str` as "a string slice," and
898 we'll learn more soon.
899
900 You can access the fields in a tuple through a **destructuring let**. Here's
901 an example:
902
903 ```rust
904 let (x, y, z) = (1i, 2i, 3i);
905
906 println!("x is {}", x);
907 ```
908
909 Remember before when I said the left hand side of a `let` statement was more
910 powerful than just assigning a binding? Here we are. We can put a pattern on
911 the left hand side of the `let`, and if it matches up to the right hand side,
912 we can assign multiple bindings at once. In this case, `let` 'destructures,'
913 or 'breaks up,' the tuple, and assigns the bits to three bindings.
914
915 This pattern is very powerful, and we'll see it repeated more later.
916
917 The last thing to say about tuples is that they are only equivalent if
918 the arity, types, and values are all identical.
919
920 ```rust
921 let x = (1i, 2i, 3i);
922 let y = (2i, 3i, 4i);
923
924 if x == y {
925     println!("yes");
926 } else {
927     println!("no");
928 }
929 ```
930
931 This will print `no`, as the values aren't equal.
932
933 One other use of tuples is to return multiple values from a function:
934
935 ```rust
936 fn next_two(x: int) -> (int, int) { (x + 1i, x + 2i) }
937
938 fn main() {
939     let (x, y) = next_two(5i);
940     println!("x, y = {}, {}", x, y);
941 }
942 ```
943
944 Even though Rust functions can only return one value, a tuple _is_ one value,
945 that happens to be made up of two. You can also see in this example how you
946 can destructure a pattern returned by a function, as well.
947
948 Tuples are a very simple data structure, and so are not often what you want.
949 Let's move on to their bigger sibling, structs.
950
951 ## Structs
952
953 A struct is another form of a 'record type,' just like a tuple. There's a
954 difference: structs give each element that they contain a name, called a
955 'field' or a 'member.' Check it out:
956
957 ```rust
958 struct Point {
959     x: int,
960     y: int,
961 }
962
963 fn main() {
964     let origin = Point { x: 0i, y:  0i };
965
966     println!("The origin is at ({}, {})", origin.x, origin.y);
967 }
968 ```
969
970 There's a lot going on here, so let's break it down. We declare a struct with
971 the `struct` keyword, and then with a name. By convention, structs begin with a
972 capital letter and are also camel cased: `PointInSpace`, not `Point_In_Space`.
973
974 We can create an instance of our struct via `let`, as usual, but we use a `key:
975 value` style syntax to set each field. The order doesn't need to be the same as
976 in the original declaration.
977
978 Finally, because fields have names, we can access the field through dot
979 notation: `origin.x`.
980
981 The values in structs are immutable, like other bindings in Rust. However, you
982 can use `mut` to make them mutable:
983
984 ```{rust}
985 struct Point {
986     x: int,
987     y: int,
988 }
989
990 fn main() {
991     let mut point = Point { x: 0i, y:  0i };
992
993     point.x = 5;
994
995     println!("The point is at ({}, {})", point.x, point.y);
996 }
997 ```
998
999 This will print `The point is at (5, 0)`.
1000
1001 ## Tuple Structs and Newtypes
1002
1003 Rust has another data type that's like a hybrid between a tuple and a struct,
1004 called a **tuple struct**. Tuple structs do have a name, but their fields
1005 don't:
1006
1007
1008 ```{rust}
1009 struct Color(int, int, int);
1010 struct Point(int, int, int);
1011 ```
1012
1013 These two will not be equal, even if they have the same values:
1014
1015 ```{rust,ignore}
1016 let black  = Color(0, 0, 0);
1017 let origin = Point(0, 0, 0);
1018 ```
1019
1020 It is almost always better to use a struct than a tuple struct. We would write
1021 `Color` and `Point` like this instead:
1022
1023 ```{rust}
1024 struct Color {
1025     red: int,
1026     blue: int,
1027     green: int,
1028 }
1029
1030 struct Point {
1031     x: int,
1032     y: int,
1033     z: int,
1034 }
1035 ```
1036
1037 Now, we have actual names, rather than positions. Good names are important,
1038 and with a struct, we have actual names.
1039
1040 There _is_ one case when a tuple struct is very useful, though, and that's a
1041 tuple struct with only one element. We call this a 'newtype,' because it lets
1042 you create a new type that's a synonym for another one:
1043
1044 ```{rust}
1045 struct Inches(int);
1046
1047 let length = Inches(10);
1048
1049 let Inches(integer_length) = length;
1050 println!("length is {} inches", integer_length);
1051 ```
1052
1053 As you can see here, you can extract the inner integer type through a
1054 destructuring `let`.
1055
1056 ## Enums
1057
1058 Finally, Rust has a "sum type", an **enum**. Enums are an incredibly useful
1059 feature of Rust, and are used throughout the standard library. This is an enum
1060 that is provided by the Rust standard library:
1061
1062 ```{rust}
1063 enum Ordering {
1064     Less,
1065     Equal,
1066     Greater,
1067 }
1068 ```
1069
1070 An `Ordering` can only be _one_ of `Less`, `Equal`, or `Greater` at any given
1071 time. Here's an example:
1072
1073 ```{rust}
1074 fn cmp(a: int, b: int) -> Ordering {
1075     if a < b { Less }
1076     else if a > b { Greater }
1077     else { Equal }
1078 }
1079
1080 fn main() {
1081     let x = 5i;
1082     let y = 10i;
1083
1084     let ordering = cmp(x, y);
1085
1086     if ordering == Less {
1087         println!("less");
1088     } else if ordering == Greater {
1089         println!("greater");
1090     } else if ordering == Equal {
1091         println!("equal");
1092     }
1093 }
1094 ```
1095
1096 `cmp` is a function that compares two things, and returns an `Ordering`. We
1097 return either `Less`, `Greater`, or `Equal`, depending on if the two values
1098 are greater, less, or equal.
1099
1100 The `ordering` variable has the type `Ordering`, and so contains one of the
1101 three values. We can then do a bunch of `if`/`else` comparisons to check
1102 which one it is.
1103
1104 However, repeated `if`/`else` comparisons get quite tedious. Rust has a feature
1105 that not only makes them nicer to read, but also makes sure that you never
1106 miss a case. Before we get to that, though, let's talk about another kind of
1107 enum: one with values.
1108
1109 This enum has two variants, one of which has a value:
1110
1111 ```{rust}
1112 enum OptionalInt {
1113     Value(int),
1114     Missing,
1115 }
1116
1117 fn main() {
1118     let x = Value(5);
1119     let y = Missing;
1120
1121     match x {
1122         Value(n) => println!("x is {:d}", n),
1123         Missing  => println!("x is missing!"),
1124     }
1125
1126     match y {
1127         Value(n) => println!("y is {:d}", n),
1128         Missing  => println!("y is missing!"),
1129     }
1130 }
1131 ```
1132
1133 This enum represents an `int` that we may or may not have. In the `Missing`
1134 case, we have no value, but in the `Value` case, we do. This enum is specific
1135 to `int`s, though. We can make it usable by any type, but we haven't quite
1136 gotten there yet!
1137
1138 You can have any number of values in an enum:
1139
1140 ```{rust}
1141 enum OptionalColor {
1142     Color(int, int, int),
1143     Missing
1144 }
1145 ```
1146
1147 Enums with values are quite useful, but as I mentioned, they're even more
1148 useful when they're generic across types. But before we get to generics, let's
1149 talk about how to fix this big `if`/`else` statements we've been writing. We'll
1150 do that with `match`.
1151
1152 # Match
1153
1154 Often, a simple `if`/`else` isn't enough, because you have more than two
1155 possible options. And `else` conditions can get incredibly complicated. So
1156 what's the solution?
1157
1158 Rust has a keyword, `match`, that allows you to replace complicated `if`/`else`
1159 groupings with something more powerful. Check it out:
1160
1161 ```{rust}
1162 let x = 5i;
1163
1164 match x {
1165     1 => println!("one"),
1166     2 => println!("two"),
1167     3 => println!("three"),
1168     4 => println!("four"),
1169     5 => println!("five"),
1170     _ => println!("something else"),
1171 }
1172 ```
1173
1174 `match` takes an expression, and then branches based on its value. Each 'arm' of
1175 the branch is of the form `val => expression`. When the value matches, that arm's
1176 expression will be evaluated. It's called `match` because of the term 'pattern
1177 matching,' which `match` is an implementation of.
1178
1179 So what's the big advantage here? Well, there are a few. First of all, `match`
1180 does 'exhaustiveness checking.' Do you see that last arm, the one with the
1181 underscore (`_`)? If we remove that arm, Rust will give us an error:
1182
1183 ```{ignore,notrust}
1184 error: non-exhaustive patterns: `_` not covered
1185 ```
1186
1187 In other words, Rust is trying to tell us we forgot a value. Because `x` is an
1188 integer, Rust knows that it can have a number of different values. For example,
1189 `6i`. But without the `_`, there is no arm that could match, and so Rust refuses
1190 to compile. `_` is sort of like a catch-all arm. If none of the other arms match,
1191 the arm with `_` will. And since we have this catch-all arm, we now have an arm
1192 for every possible value of `x`, and so our program will now compile.
1193
1194 `match` statements also destructure enums, as well. Remember this code from the
1195 section on enums?
1196
1197 ```{rust}
1198 fn cmp(a: int, b: int) -> Ordering {
1199     if a < b { Less }
1200     else if a > b { Greater }
1201     else { Equal }
1202 }
1203
1204 fn main() {
1205     let x = 5i;
1206     let y = 10i;
1207
1208     let ordering = cmp(x, y);
1209
1210     if ordering == Less {
1211         println!("less");
1212     } else if ordering == Greater {
1213         println!("greater");
1214     } else if ordering == Equal {
1215         println!("equal");
1216     }
1217 }
1218 ```
1219
1220 We can re-write this as a `match`:
1221
1222 ```{rust}
1223 fn cmp(a: int, b: int) -> Ordering {
1224     if a < b { Less }
1225     else if a > b { Greater }
1226     else { Equal }
1227 }
1228
1229 fn main() {
1230     let x = 5i;
1231     let y = 10i;
1232
1233     match cmp(x, y) {
1234         Less    => println!("less"),
1235         Greater => println!("greater"),
1236         Equal   => println!("equal"),
1237     }
1238 }
1239 ```
1240
1241 This version has way less noise, and it also checks exhaustively to make sure
1242 that we have covered all possible variants of `Ordering`. With our `if`/`else`
1243 version, if we had forgotten the `Greater` case, for example, our program would
1244 have happily compiled. If we forget in the `match`, it will not. Rust helps us
1245 make sure to cover all of our bases.
1246
1247 `match` is also an expression, which means we can use it on the right hand side
1248 of a `let` binding. We could also implement the previous line like this:
1249
1250 ```{rust}
1251 fn cmp(a: int, b: int) -> Ordering {
1252     if a < b { Less }
1253     else if a > b { Greater }
1254     else { Equal }
1255 }
1256
1257 fn main() {
1258     let x = 5i;
1259     let y = 10i;
1260
1261     let result = match cmp(x, y) {
1262         Less    => "less",
1263         Greater => "greater",
1264         Equal   => "equal",
1265     };
1266
1267     println!("{}", result);
1268 }
1269 ```
1270
1271 In this case, it doesn't make a lot of sense, as we are just making a temporary
1272 string where we don't need to, but sometimes, it's a nice pattern.
1273
1274 # Looping
1275
1276 Looping is the last basic construct that we haven't learned yet in Rust. Rust has
1277 two main looping constructs: `for` and `while`.
1278
1279 ## `for`
1280
1281 The `for` loop is used to loop a particular number of times. Rust's `for` loops
1282 work a bit differently than in other systems languages, however. Rust's `for`
1283 loop doesn't look like this "C style" `for` loop:
1284
1285 ```{c}
1286 for (x = 0; x < 10; x++) {
1287     printf( "%d\n", x );
1288 }
1289 ```
1290
1291 Instead, it looks like this:
1292
1293 ```{rust}
1294 for x in range(0i, 10i) {
1295     println!("{:d}", x);
1296 }
1297 ```
1298
1299 In slightly more abstract terms,
1300
1301 ```{ignore,notrust}
1302 for var in expression {
1303     code
1304 }
1305 ```
1306
1307 The expression is an iterator, which we will discuss in more depth later in the
1308 guide. The iterator gives back a series of elements. Each element is one
1309 iteration of the loop. That value is then bound to the name `var`, which is
1310 valid for the loop body. Once the body is over, the next value is fetched from
1311 the iterator, and we loop another time. When there are no more values, the
1312 `for` loop is over.
1313
1314 In our example, `range` is a function that takes a start and an end position,
1315 and gives an iterator over those values. The upper bound is exclusive, though,
1316 so our loop will print `0` through `9`, not `10`.
1317
1318 Rust does not have the "C style" `for` loop on purpose. Manually controlling
1319 each element of the loop is complicated and error prone, even for experienced C
1320 developers.
1321
1322 We'll talk more about `for` when we cover **iterator**s, later in the Guide.
1323
1324 ## `while`
1325
1326 The other kind of looping construct in Rust is the `while` loop. It looks like
1327 this:
1328
1329 ```{rust}
1330 let mut x = 5u;
1331 let mut done = false;
1332
1333 while !done {
1334     x += x - 3;
1335     println!("{}", x);
1336     if x % 5 == 0 { done = true; }
1337 }
1338 ```
1339
1340 `while` loops are the correct choice when you're not sure how many times
1341 you need to loop.
1342
1343 If you need an infinite loop, you may be tempted to write this:
1344
1345 ```{rust,ignore}
1346 while true {
1347 ```
1348
1349 Rust has a dedicated keyword, `loop`, to handle this case:
1350
1351 ```{rust,ignore}
1352 loop {
1353 ```
1354
1355 Rust's control-flow analysis treats this construct differently than a
1356 `while true`, since we know that it will always loop. The details of what
1357 that _means_ aren't super important to understand at this stage, but in
1358 general, the more information we can give to the compiler, the better it
1359 can do with safety and code generation. So you should always prefer
1360 `loop` when you plan to loop infinitely.
1361
1362 ## Ending iteration early
1363
1364 Let's take a look at that `while` loop we had earlier:
1365
1366 ```{rust}
1367 let mut x = 5u;
1368 let mut done = false;
1369
1370 while !done {
1371     x += x - 3;
1372     println!("{}", x);
1373     if x % 5 == 0 { done = true; }
1374 }
1375 ```
1376
1377 We had to keep a dedicated `mut` boolean variable binding, `done`, to know
1378 when we should skip out of the loop. Rust has two keywords to help us with
1379 modifying iteration: `break` and `continue`.
1380
1381 In this case, we can write the loop in a better way with `break`:
1382
1383 ```{rust}
1384 let mut x = 5u;
1385
1386 loop {
1387     x += x - 3;
1388     println!("{}", x);
1389     if x % 5 == 0 { break; }
1390 }
1391 ```
1392
1393 We now loop forever with `loop`, and use `break` to break out early.
1394
1395 `continue` is similar, but instead of ending the loop, goes to the next
1396 iteration: This will only print the odd numbers:
1397
1398 ```{rust}
1399 for x in range(0i, 10i) {
1400     if x % 2 == 0 { continue; }
1401
1402     println!("{:d}", x);
1403 }
1404 ```
1405
1406 Both `continue` and `break` are valid in both kinds of loops.
1407
1408 # Strings
1409
1410 Strings are an important concept for any programmer to master. Rust's string
1411 handling system is a bit different than in other languages, due to its systems
1412 focus. Any time you have a data structure of variable size, things can get
1413 tricky, and strings are a re-sizable data structure. That said, Rust's strings
1414 also work differently than in some other systems languages, such as C.
1415
1416 Let's dig into the details. A **string** is a sequence of unicode scalar values
1417 encoded as a stream of UTF-8 bytes. All strings are guaranteed to be
1418 validly-encoded UTF-8 sequences. Additionally, strings are not null-terminated
1419 and can contain null bytes.
1420
1421 Rust has two main types of strings: `&str` and `String`.
1422
1423 The first kind is a `&str`. This is pronounced a 'string slice.' String literals
1424 are of the type `&str`:
1425
1426 ```{rust}
1427 let string = "Hello there.";
1428 ```
1429
1430 This string is statically allocated, meaning that it's saved inside our
1431 compiled program, and exists for the entire duration it runs. The `string`
1432 binding is a reference to this statically allocated string. String slices
1433 have a fixed size, and cannot be mutated.
1434
1435 A `String`, on the other hand, is an in-memory string.  This string is
1436 growable, and is also guaranteed to be UTF-8.
1437
1438 ```{rust}
1439 let mut s = "Hello".to_string();
1440 println!("{}", s);
1441
1442 s.push_str(", world.");
1443 println!("{}", s);
1444 ```
1445
1446 You can coerce a `String` into a `&str` with the `as_slice()` method:
1447
1448 ```{rust}
1449 fn takes_slice(slice: &str) {
1450     println!("Got: {}", slice);
1451 }
1452
1453 fn main() {
1454     let s = "Hello".to_string();
1455     takes_slice(s.as_slice());
1456 }
1457 ```
1458
1459 To compare a String to a constant string, prefer `as_slice()`...
1460
1461 ```{rust}
1462 fn compare(string: String) {
1463     if string.as_slice() == "Hello" {
1464         println!("yes");
1465     }
1466 }
1467 ```
1468
1469 ... over `to_string()`:
1470
1471 ```{rust}
1472 fn compare(string: String) {
1473     if string == "Hello".to_string() {
1474         println!("yes");
1475     }
1476 }
1477 ```
1478
1479 Converting a `String` to a `&str` is cheap, but converting the `&str` to a
1480 `String` involves allocating memory. No reason to do that unless you have to!
1481
1482 That's the basics of strings in Rust! They're probably a bit more complicated
1483 than you are used to, if you come from a scripting language, but when the
1484 low-level details matter, they really matter. Just remember that `String`s
1485 allocate memory and control their data, while `&str`s are a reference to
1486 another string, and you'll be all set.
1487
1488 # Vectors
1489
1490 Like many programming languages, Rust has a list type for when you want a list
1491 of things. But similar to strings, Rust has different types to represent this
1492 idea: `Vec<T>` (a 'vector'), `[T, .. N]` (an 'array'), and `&[T]` (a 'slice').
1493 Whew!
1494
1495 Vectors are similar to `String`s: they have a dynamic length, and they
1496 allocate enough memory to fit. You can create a vector with the `vec!` macro:
1497
1498 ```{rust}
1499 let nums = vec![1i, 2i, 3i];
1500 ```
1501
1502 Notice that unlike the `println!` macro we've used in the past, we use square
1503 brackets (`[]`) with `vec!`. Rust allows you to use either in either situation,
1504 this is just convention.
1505
1506 You can create an array with just square brackets:
1507
1508 ```{rust}
1509 let nums = [1i, 2i, 3i];
1510 ```
1511
1512 So what's the difference? An array has a fixed size, so you can't add or
1513 subtract elements:
1514
1515 ```{rust,ignore}
1516 let mut nums = vec![1i, 2i, 3i];
1517 nums.push(4i); // works
1518
1519 let mut nums = [1i, 2i, 3i];
1520 nums.push(4i); //  error: type `[int, .. 3]` does not implement any method
1521                // in scope named `push`
1522 ```
1523
1524 The `push()` method lets you append a value to the end of the vector. But
1525 since arrays have fixed sizes, adding an element doesn't make any sense.
1526 You can see how it has the exact type in the error message: `[int, .. 3]`.
1527 An array of `int`s, with length 3.
1528
1529 Similar to `&str`, a slice is a reference to another array. We can get a
1530 slice from a vector by using the `as_slice()` method:
1531
1532 ```{rust}
1533 let vec = vec![1i, 2i, 3i];
1534 let slice = vec.as_slice();
1535 ```
1536
1537 All three types implement an `iter()` method, which returns an iterator. We'll
1538 talk more about the details of iterators later, but for now, the `iter()` method
1539 allows you to write a `for` loop that prints out the contents of a vector, array,
1540 or slice:
1541
1542 ```{rust}
1543 let vec = vec![1i, 2i, 3i];
1544
1545 for i in vec.iter() {
1546     println!("{}", i);
1547 }
1548 ```
1549
1550 This code will print each number in order, on its own line.
1551
1552 You can access a particular element of a vector, array, or slice by using
1553 **subscript notation**:
1554
1555 ```{rust}
1556 let names = ["Graydon", "Brian", "Niko"];
1557
1558 println!("The second name is: {}", names[1]);
1559 ```
1560
1561 These subscripts start at zero, like in most programming languages, so the
1562 first name is `names[0]` and the second name is `names[1]`. The above example
1563 prints `The second name is Brian`.
1564
1565 There's a whole lot more to vectors, but that's enough to get started. We have
1566 now learned all of the most basic Rust concepts. We're ready to start building
1567 our guessing game, but we need to know how to do one last thing first: get
1568 input from the keyboard. You can't have a guessing game without the ability to
1569 guess!
1570
1571 # Standard Input
1572
1573 Getting input from the keyboard is pretty easy, but uses some things
1574 we haven't seen before. Here's a simple program that reads some input,
1575 and then prints it back out:
1576
1577 ```{rust,ignore}
1578 fn main() {
1579     println!("Type something!");
1580
1581     let input = std::io::stdin().read_line().ok().expect("Failed to read line");
1582
1583     println!("{}", input);
1584 }
1585 ```
1586
1587 Let's go over these chunks, one by one:
1588
1589 ```{rust,ignore}
1590 std::io::stdin();
1591 ```
1592
1593 This calls a function, `stdin()`, that lives inside the `std::io` module. As
1594 you can imagine, everything in `std` is provided by Rust, the 'standard
1595 library.' We'll talk more about the module system later.
1596
1597 Since writing the fully qualified name all the time is annoying, we can use
1598 the `use` statement to import it in:
1599
1600 ```{rust}
1601 use std::io::stdin;
1602
1603 stdin();
1604 ```
1605
1606 However, it's considered better practice to not import individual functions, but
1607 to import the module, and only use one level of qualification:
1608
1609 ```{rust}
1610 use std::io;
1611
1612 io::stdin();
1613 ```
1614
1615 Let's update our example to use this style:
1616
1617 ```{rust,ignore}
1618 use std::io;
1619
1620 fn main() {
1621     println!("Type something!");
1622
1623     let input = io::stdin().read_line().ok().expect("Failed to read line");
1624
1625     println!("{}", input);
1626 }
1627 ```
1628
1629 Next up:
1630
1631 ```{rust,ignore}
1632 .read_line()
1633 ```
1634
1635 The `read_line()` method can be called on the result of `stdin()` to return
1636 a full line of input. Nice and easy.
1637
1638 ```{rust,ignore}
1639 .ok().expect("Failed to read line");
1640 ```
1641
1642 Do you remember this code?
1643
1644 ```{rust}
1645 enum OptionalInt {
1646     Value(int),
1647     Missing,
1648 }
1649
1650 fn main() {
1651     let x = Value(5);
1652     let y = Missing;
1653
1654     match x {
1655         Value(n) => println!("x is {:d}", n),
1656         Missing  => println!("x is missing!"),
1657     }
1658
1659     match y {
1660         Value(n) => println!("y is {:d}", n),
1661         Missing  => println!("y is missing!"),
1662     }
1663 }
1664 ```
1665
1666 We had to match each time, to see if we had a value or not. In this case,
1667 though, we _know_ that `x` has a `Value`. But `match` forces us to handle
1668 the `missing` case. This is what we want 99% of the time, but sometimes, we
1669 know better than the compiler.
1670
1671 Likewise, `read_line()` does not return a line of input. It _might_ return a
1672 line of input. It might also fail to do so. This could happen if our program
1673 isn't running in a terminal, but as part of a cron job, or some other context
1674 where there's no standard input. Because of this, `read_line` returns a type
1675 very similar to our `OptionalInt`: an `IoResult<T>`. We haven't talked about
1676 `IoResult<T>` yet because it is the **generic** form of our `OptionalInt`.
1677 Until then, you can think of it as being the same thing, just for any type, not
1678 just `int`s.
1679
1680 Rust provides a method on these `IoResult<T>`s called `ok()`, which does the
1681 same thing as our `match` statement, but assuming that we have a valid value.
1682 If we don't, it will terminate our program. In this case, if we can't get
1683 input, our program doesn't work, so we're okay with that. In most cases, we
1684 would want to handle the error case explicitly. The result of `ok()` has a
1685 method, `expect()`, which allows us to give an error message if this crash
1686 happens.
1687
1688 We will cover the exact details of how all of this works later in the Guide.
1689 For now, this gives you enough of a basic understanding to work with.
1690
1691 Back to the code we were working on! Here's a refresher:
1692
1693 ```{rust,ignore}
1694 use std::io;
1695
1696 fn main() {
1697     println!("Type something!");
1698
1699     let input = io::stdin().read_line().ok().expect("Failed to read line");
1700
1701     println!("{}", input);
1702 }
1703 ```
1704
1705 With long lines like this, Rust gives you some flexibility with the whitespace.
1706 We _could_ write the example like this:
1707
1708 ```{rust,ignore}
1709 use std::io;
1710
1711 fn main() {
1712     println!("Type something!");
1713
1714     let input = io::stdin()
1715                   .read_line()
1716                   .ok()
1717                   .expect("Failed to read line");
1718
1719     println!("{}", input);
1720 }
1721 ```
1722
1723 Sometimes, this makes things more readable. Sometimes, less. Use your judgment
1724 here.
1725
1726 That's all you need to get basic input from the standard input! It's not too
1727 complicated, but there are a number of small parts.
1728
1729 # Guessing Game
1730
1731 Okay! We've got the basics of Rust down. Let's write a bigger program.
1732
1733 For our first project, we'll implement a classic beginner programming problem:
1734 the guessing game. Here's how it works: Our program will generate a random
1735 integer between one and a hundred. It will then prompt us to enter a guess.
1736 Upon entering our guess, it will tell us if we're too low or too high. Once we
1737 guess correctly, it will congratulate us, and print the number of guesses we've
1738 taken to the screen. Sound good?
1739
1740 ## Set up
1741
1742 Let's set up a new project. Go to your projects directory. Remember how we
1743 had to create our directory structure and a `Cargo.toml` for `hello_world`? Cargo
1744 has a command that does that for us. Let's give it a shot:
1745
1746 ```{bash}
1747 $ cd ~/projects
1748 $ cargo new guessing_game --bin
1749 $ cd guessing_game
1750 ```
1751
1752 We pass the name of our project to `cargo new`, and then the `--bin` flag,
1753 since we're making a binary, rather than a library.
1754
1755 Check out the generated `Cargo.toml`:
1756
1757 ```{ignore}
1758 [package]
1759
1760 name = "guessing_game"
1761 version = "0.0.1"
1762 authors = ["Your Name <you@example.com>"]
1763 ```
1764
1765 Cargo gets this information from your environment. If it's not correct, go ahead
1766 and fix that.
1767
1768 Finally, Cargo generated a hello, world for us. Check out `src/main.rs`:
1769
1770 ```{rust}
1771 fn main() {
1772     println!("Hello, world!");
1773 }
1774 ```
1775
1776 Let's try compiling what Cargo gave us:
1777
1778 ```{bash}
1779 $ cargo build
1780    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
1781 ```
1782
1783 Excellent! Open up your `src/main.rs` again. We'll be writing all of
1784 our code in this file. We'll talk about multiple-file projects later on in the
1785 guide.
1786
1787 Before we move on, let me show you one more Cargo command: `run`. `cargo run`
1788 is kind of like `cargo build`, but it also then runs the produced executable.
1789 Try it out:
1790
1791 ```{notrust,ignore}
1792 $ cargo run
1793    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
1794      Running `target/guessing_game`
1795 Hello, world!
1796 ```
1797
1798 Great! The `run` command comes in handy when you need to rapidly iterate on a project.
1799 Our game is just such a project, we need to quickly test each iteration before moving on to the next one.
1800
1801 ## Processing a Guess
1802
1803 Let's get to it! The first thing we need to do for our guessing game is
1804 allow our player to input a guess. Put this in your `src/main.rs`:
1805
1806 ```{rust,no_run}
1807 use std::io;
1808
1809 fn main() {
1810     println!("Guess the number!");
1811
1812     println!("Please input your guess.");
1813
1814     let input = io::stdin().read_line()
1815                            .ok()
1816                            .expect("Failed to read line");
1817
1818     println!("You guessed: {}", input);
1819 }
1820 ```
1821
1822 You've seen this code before, when we talked about standard input. We
1823 import the `std::io` module with `use`, and then our `main` function contains
1824 our program's logic. We print a little message announcing the game, ask the
1825 user to input a guess, get their input, and then print it out.
1826
1827 Because we talked about this in the section on standard I/O, I won't go into
1828 more details here. If you need a refresher, go re-read that section.
1829
1830 ## Generating a secret number
1831
1832 Next, we need to generate a secret number. To do that, we need to use Rust's
1833 random number generation, which we haven't talked about yet. Rust includes a
1834 bunch of interesting functions in its standard library. If you need a bit of
1835 code, it's possible that it's already been written for you! In this case,
1836 we do know that Rust has random number generation, but we don't know how to
1837 use it.
1838
1839 Enter the docs. Rust has a page specifically to document the standard library.
1840 You can find that page [here](std/index.html). There's a lot of information on
1841 that page, but the best part is the search bar. Right up at the top, there's
1842 a box that you can enter in a search term. The search is pretty primitive
1843 right now, but is getting better all the time. If you type 'random' in that
1844 box, the page will update to [this
1845 one](http://doc.rust-lang.org/std/index.html?search=random). The very first
1846 result is a link to
1847 [std::rand::random](http://doc.rust-lang.org/std/rand/fn.random.html). If we
1848 click on that result, we'll be taken to its documentation page.
1849
1850 This page shows us a few things: the type signature of the function, some
1851 explanatory text, and then an example. Let's modify our code to add in the
1852 `random` function:
1853
1854 ```{rust,ignore}
1855 use std::io;
1856 use std::rand;
1857
1858 fn main() {
1859     println!("Guess the number!");
1860
1861     let secret_number = (rand::random() % 100i) + 1i;
1862
1863     println!("The secret number is: {}", secret_number);
1864
1865     println!("Please input your guess.");
1866
1867     let input = io::stdin().read_line()
1868                            .ok()
1869                            .expect("Failed to read line");
1870
1871
1872     println!("You guessed: {}", input);
1873 }
1874 ```
1875
1876 The first thing we changed was to `use std::rand`, as the docs
1877 explained.  We then added in a `let` expression to create a variable binding
1878 named `secret_number`, and we printed out its result.
1879
1880 Also, you may wonder why we are using `%` on the result of `rand::random()`.
1881 This operator is called 'modulo', and it returns the remainder of a division.
1882 By taking the modulo of the result of `rand::random()`, we're limiting the
1883 values to be between 0 and 99. Then, we add one to the result, making it from 1
1884 to 100. Using modulo can give you a very, very small bias in the result, but
1885 for this example, it is not important.
1886
1887 Let's try to compile this using `cargo build`:
1888
1889 ```{notrust,no_run}
1890 $ cargo build
1891    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
1892 src/main.rs:7:26: 7:34 error: the type of this value must be known in this context
1893 src/main.rs:7     let secret_number = (rand::random() % 100i) + 1i;
1894                                        ^~~~~~~~
1895 error: aborting due to previous error
1896 ```
1897
1898 It didn't work! Rust says "the type of this value must be known in this
1899 context." What's up with that? Well, as it turns out, `rand::random()` can
1900 generate many kinds of random values, not just integers. And in this case, Rust
1901 isn't sure what kind of value `random()` should generate. So we have to help
1902 it. With number literals, we just add an `i` onto the end to tell Rust they're
1903 integers, but that does not work with functions. There's a different syntax,
1904 and it looks like this:
1905
1906 ```{rust,ignore}
1907 rand::random::<int>();
1908 ```
1909
1910 This says "please give me a random `int` value." We can change our code to use
1911 this hint...
1912
1913 ```{rust,no_run}
1914 use std::io;
1915 use std::rand;
1916
1917 fn main() {
1918     println!("Guess the number!");
1919
1920     let secret_number = (rand::random::<int>() % 100i) + 1i;
1921
1922     println!("The secret number is: {}", secret_number);
1923
1924     println!("Please input your guess.");
1925
1926     let input = io::stdin().read_line()
1927                            .ok()
1928                            .expect("Failed to read line");
1929
1930
1931     println!("You guessed: {}", input);
1932 }
1933 ```
1934
1935 Try running our new program a few times:
1936
1937 ```{notrust,ignore}
1938 $ cargo run
1939    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
1940      Running `target/guessing_game`
1941 Guess the number!
1942 The secret number is: 7
1943 Please input your guess.
1944 4
1945 You guessed: 4
1946 $ ./target/guessing_game
1947 Guess the number!
1948 The secret number is: 83
1949 Please input your guess.
1950 5
1951 You guessed: 5
1952 $ ./target/guessing_game
1953 Guess the number!
1954 The secret number is: -29
1955 Please input your guess.
1956 42
1957 You guessed: 42
1958 ```
1959
1960 Wait. Negative 29? We wanted a number between one and a hundred! We have two
1961 options here: we can either ask `random()` to generate an unsigned integer, which
1962 can only be positive, or we can use the `abs()` function. Let's go with the
1963 unsigned integer approach. If we want a random positive number, we should ask for
1964 a random positive number. Our code looks like this now:
1965
1966 ```{rust,no_run}
1967 use std::io;
1968 use std::rand;
1969
1970 fn main() {
1971     println!("Guess the number!");
1972
1973     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
1974
1975     println!("The secret number is: {}", secret_number);
1976
1977     println!("Please input your guess.");
1978
1979     let input = io::stdin().read_line()
1980                            .ok()
1981                            .expect("Failed to read line");
1982
1983
1984     println!("You guessed: {}", input);
1985 }
1986 ```
1987
1988 And trying it out:
1989
1990 ```{notrust,ignore}
1991 $ cargo run
1992    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
1993      Running `target/guessing_game`
1994 Guess the number!
1995 The secret number is: 57
1996 Please input your guess.
1997 3
1998 You guessed: 3
1999 ```
2000
2001 Great! Next up: let's compare our guess to the secret guess.
2002
2003 ## Comparing guesses
2004
2005 If you remember, earlier in the guide, we made a `cmp` function that compared
2006 two numbers. Let's add that in, along with a `match` statement to compare the
2007 guess to the secret guess:
2008
2009 ```{rust,ignore}
2010 use std::io;
2011 use std::rand;
2012
2013 fn main() {
2014     println!("Guess the number!");
2015
2016     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2017
2018     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2019
2020     println!("Please input your guess.");
2021
2022     let input = io::stdin().read_line()
2023                            .ok()
2024                            .expect("Failed to read line");
2025
2026
2027     println!("You guessed: {}", input);
2028
2029     match cmp(input, secret_number) {
2030         Less    => println!("Too small!"),
2031         Greater => println!("Too big!"),
2032         Equal   => { println!("You win!"); },
2033     }
2034 }
2035
2036 fn cmp(a: int, b: int) -> Ordering {
2037     if a < b { Less }
2038     else if a > b { Greater }
2039     else { Equal }
2040 }
2041 ```
2042
2043 If we try to compile, we'll get some errors:
2044
2045 ```{notrust,ignore}
2046 $ cargo build
2047    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2048 src/main.rs:20:15: 20:20 error: mismatched types: expected `int` but found `collections::string::String` (expected int but found struct collections::string::String)
2049 src/main.rs:20     match cmp(input, secret_number) {
2050                              ^~~~~
2051 src/main.rs:20:22: 20:35 error: mismatched types: expected `int` but found `uint` (expected int but found uint)
2052 src/main.rs:20     match cmp(input, secret_number) {
2053                                     ^~~~~~~~~~~~~
2054 error: aborting due to 2 previous errors
2055 ```
2056
2057 This often happens when writing Rust programs, and is one of Rust's greatest
2058 strengths. You try out some code, see if it compiles, and Rust tells you that
2059 you've done something wrong. In this case, our `cmp` function works on integers,
2060 but we've given it unsigned integers. In this case, the fix is easy, because
2061 we wrote the `cmp` function! Let's change it to take `uint`s:
2062
2063 ```{rust,ignore}
2064 use std::io;
2065 use std::rand;
2066
2067 fn main() {
2068     println!("Guess the number!");
2069
2070     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2071
2072     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2073
2074     println!("Please input your guess.");
2075
2076     let input = io::stdin().read_line()
2077                            .ok()
2078                            .expect("Failed to read line");
2079
2080
2081     println!("You guessed: {}", input);
2082
2083     match cmp(input, secret_number) {
2084         Less    => println!("Too small!"),
2085         Greater => println!("Too big!"),
2086         Equal   => { println!("You win!"); },
2087     }
2088 }
2089
2090 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2091     if a < b { Less }
2092     else if a > b { Greater }
2093     else { Equal }
2094 }
2095 ```
2096
2097 And try compiling again:
2098
2099 ```{notrust,ignore}
2100 $ cargo build
2101    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2102 src/main.rs:20:15: 20:20 error: mismatched types: expected `uint` but found `collections::string::String` (expected uint but found struct collections::string::String)
2103 src/main.rs:20     match cmp(input, secret_number) {
2104                              ^~~~~
2105 error: aborting due to previous error
2106 ```
2107
2108 This error is similar to the last one: we expected to get a `uint`, but we got
2109 a `String` instead! That's because our `input` variable is coming from the
2110 standard input, and you can guess anything. Try it:
2111
2112 ```{notrust,ignore}
2113 $ ./target/guessing_game
2114 Guess the number!
2115 The secret number is: 73
2116 Please input your guess.
2117 hello
2118 You guessed: hello
2119 ```
2120
2121 Oops! Also, you'll note that we just ran our program even though it didn't compile.
2122 This works because the older version we did successfully compile was still lying
2123 around. Gotta be careful!
2124
2125 Anyway, we have a `String`, but we need a `uint`. What to do? Well, there's
2126 a function for that:
2127
2128 ```{rust,ignore}
2129 let input = io::stdin().read_line()
2130                        .ok()
2131                        .expect("Failed to read line");
2132 let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice());
2133 ```
2134
2135 The `from_str` function takes in a `&str` value and converts it into something.
2136 We tell it what kind of something with a type hint. Remember our type hint with
2137 `random()`? It looked like this:
2138
2139 ```{rust,ignore}
2140 rand::random::<uint>();
2141 ```
2142
2143 There's an alternate way of providing a hint too, and that's declaring the type
2144 in a `let`:
2145
2146 ```{rust,ignore}
2147 let x: uint = rand::random();
2148 ```
2149
2150 In this case, we say `x` is a `uint` explicitly, so Rust is able to properly
2151 tell `random()` what to generate. In a similar fashion, both of these work:
2152
2153 ```{rust,ignore}
2154 let input_num = from_str::<Option<uint>>("5");
2155 let input_num: Option<uint> = from_str("5");
2156 ```
2157
2158 In this case, I happen to prefer the latter, and in the `random()` case, I prefer
2159 the former. I think the nested `<>`s make the first option especially ugly and
2160 a bit harder to read.
2161
2162 Anyway, with us now converting our input to a number, our code looks like this:
2163
2164 ```{rust,ignore}
2165 use std::io;
2166 use std::rand;
2167
2168 fn main() {
2169     println!("Guess the number!");
2170
2171     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2172
2173     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2174
2175     println!("Please input your guess.");
2176
2177     let input = io::stdin().read_line()
2178                            .ok()
2179                            .expect("Failed to read line");
2180     let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice());
2181
2182
2183
2184     println!("You guessed: {}", input_num);
2185
2186     match cmp(input_num, secret_number) {
2187         Less    => println!("Too small!"),
2188         Greater => println!("Too big!"),
2189         Equal   => { println!("You win!"); },
2190     }
2191 }
2192
2193 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2194     if a < b { Less }
2195     else if a > b { Greater }
2196     else { Equal }
2197 }
2198 ```
2199
2200 Let's try it out!
2201
2202 ```{notrust,ignore}
2203 $ cargo build
2204    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2205 src/main.rs:22:15: 22:24 error: mismatched types: expected `uint` but found `core::option::Option<uint>` (expected uint but found enum core::option::Option)
2206 src/main.rs:22     match cmp(input_num, secret_number) {
2207                              ^~~~~~~~~
2208 error: aborting due to previous error
2209 ```
2210
2211 Oh yeah! Our `input_num` has the type `Option<uint>`, rather than `uint`. We
2212 need to unwrap the Option. If you remember from before, `match` is a great way
2213 to do that. Try this code:
2214
2215 ```{rust,no_run}
2216 use std::io;
2217 use std::rand;
2218
2219 fn main() {
2220     println!("Guess the number!");
2221
2222     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2223
2224     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2225
2226     println!("Please input your guess.");
2227
2228     let input = io::stdin().read_line()
2229                            .ok()
2230                            .expect("Failed to read line");
2231     let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice());
2232
2233     let num = match input_num {
2234         Some(num) => num,
2235         None      => {
2236             println!("Please input a number!");
2237             return;
2238         }
2239     };
2240
2241
2242     println!("You guessed: {}", num);
2243
2244     match cmp(num, secret_number) {
2245         Less    => println!("Too small!"),
2246         Greater => println!("Too big!"),
2247         Equal   => { println!("You win!"); },
2248     }
2249 }
2250
2251 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2252     if a < b { Less }
2253     else if a > b { Greater }
2254     else { Equal }
2255 }
2256 ```
2257
2258 We use a `match` to either give us the `uint` inside of the `Option`, or we
2259 print an error message and return. Let's give this a shot:
2260
2261 ```{notrust,ignore}
2262 $ cargo run
2263    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2264      Running `target/guessing_game`
2265 Guess the number!
2266 The secret number is: 17
2267 Please input your guess.
2268 5
2269 Please input a number!
2270 ```
2271
2272 Uh, what? But we did!
2273
2274 ... actually, we didn't. See, when you get a line of input from `stdin()`,
2275 you get all the input. Including the `\n` character from you pressing Enter.
2276 So, `from_str()` sees the string `"5\n"` and says "nope, that's not a number,
2277 there's non-number stuff in there!" Luckily for us, `&str`s have an easy
2278 method we can use defined on them: `trim()`. One small modification, and our
2279 code looks like this:
2280
2281 ```{rust,no_run}
2282 use std::io;
2283 use std::rand;
2284
2285 fn main() {
2286     println!("Guess the number!");
2287
2288     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2289
2290     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2291
2292     println!("Please input your guess.");
2293
2294     let input = io::stdin().read_line()
2295                            .ok()
2296                            .expect("Failed to read line");
2297     let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice().trim());
2298
2299     let num = match input_num {
2300         Some(num) => num,
2301         None      => {
2302             println!("Please input a number!");
2303             return;
2304         }
2305     };
2306
2307
2308     println!("You guessed: {}", num);
2309
2310     match cmp(num, secret_number) {
2311         Less    => println!("Too small!"),
2312         Greater => println!("Too big!"),
2313         Equal   => { println!("You win!"); },
2314     }
2315 }
2316
2317 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2318     if a < b { Less }
2319     else if a > b { Greater }
2320     else { Equal }
2321 }
2322 ```
2323
2324 Let's try it!
2325
2326 ```{notrust,ignore}
2327 $ cargo run
2328    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2329      Running `target/guessing_game`
2330 Guess the number!
2331 The secret number is: 58
2332 Please input your guess.
2333   76
2334 You guessed: 76
2335 Too big!
2336 ```
2337
2338 Nice! You can see I even added spaces before my guess, and it still figured
2339 out that I guessed 76. Run the program a few times, and verify that guessing
2340 the number works, as well as guessing a number too small.
2341
2342 The Rust compiler helped us out quite a bit there! This technique is called
2343 "lean on the compiler," and it's often useful when working on some code. Let
2344 the error messages help guide you towards the correct types.
2345
2346 Now we've got most of the game working, but we can only make one guess. Let's
2347 change that by adding loops!
2348
2349 ## Looping
2350
2351 As we already discussed, the `loop` keyword gives us an infinite loop. So
2352 let's add that in:
2353
2354 ```{rust,no_run}
2355 use std::io;
2356 use std::rand;
2357
2358 fn main() {
2359     println!("Guess the number!");
2360
2361     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2362
2363     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2364
2365     loop {
2366
2367         println!("Please input your guess.");
2368
2369         let input = io::stdin().read_line()
2370                                .ok()
2371                                .expect("Failed to read line");
2372         let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice().trim());
2373
2374         let num = match input_num {
2375             Some(num) => num,
2376             None      => {
2377                 println!("Please input a number!");
2378                 return;
2379             }
2380         };
2381
2382
2383         println!("You guessed: {}", num);
2384
2385         match cmp(num, secret_number) {
2386             Less    => println!("Too small!"),
2387             Greater => println!("Too big!"),
2388             Equal   => { println!("You win!"); },
2389         }
2390     }
2391 }
2392
2393 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2394     if a < b { Less }
2395     else if a > b { Greater }
2396     else { Equal }
2397 }
2398 ```
2399
2400 And try it out. But wait, didn't we just add an infinite loop? Yup. Remember
2401 that `return`? If we give a non-number answer, we'll `return` and quit. Observe:
2402
2403 ```{notrust,ignore}
2404 $ cargo run
2405    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2406      Running `target/guessing_game`
2407 Guess the number!
2408 The secret number is: 59
2409 Please input your guess.
2410 45
2411 You guessed: 45
2412 Too small!
2413 Please input your guess.
2414 60
2415 You guessed: 60
2416 Too big!
2417 Please input your guess.
2418 59
2419 You guessed: 59
2420 You win!
2421 Please input your guess.
2422 quit
2423 Please input a number!
2424 ```
2425
2426 Ha! `quit` actually quits. As does any other non-number input. Well, this is
2427 suboptimal to say the least. First, let's actually quit when you win the game:
2428
2429 ```{rust,no_run}
2430 use std::io;
2431 use std::rand;
2432
2433 fn main() {
2434     println!("Guess the number!");
2435
2436     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2437
2438     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2439
2440     loop {
2441
2442         println!("Please input your guess.");
2443
2444         let input = io::stdin().read_line()
2445                                .ok()
2446                                .expect("Failed to read line");
2447         let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice().trim());
2448
2449         let num = match input_num {
2450             Some(num) => num,
2451             None      => {
2452                 println!("Please input a number!");
2453                 return;
2454             }
2455         };
2456
2457
2458         println!("You guessed: {}", num);
2459
2460         match cmp(num, secret_number) {
2461             Less    => println!("Too small!"),
2462             Greater => println!("Too big!"),
2463             Equal   => {
2464                 println!("You win!");
2465                 return;
2466             },
2467         }
2468     }
2469 }
2470
2471 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2472     if a < b { Less }
2473     else if a > b { Greater }
2474     else { Equal }
2475 }
2476 ```
2477
2478 By adding the `return` line after the `You win!`, we'll exit the program when
2479 we win. We have just one more tweak to make: when someone inputs a non-number,
2480 we don't want to quit, we just want to ignore it. Change that `return` to
2481 `continue`:
2482
2483
2484 ```{rust,no_run}
2485 use std::io;
2486 use std::rand;
2487
2488 fn main() {
2489     println!("Guess the number!");
2490
2491     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2492
2493     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2494
2495     loop {
2496
2497         println!("Please input your guess.");
2498
2499         let input = io::stdin().read_line()
2500                                .ok()
2501                                .expect("Failed to read line");
2502         let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice().trim());
2503
2504         let num = match input_num {
2505             Some(num) => num,
2506             None      => {
2507                 println!("Please input a number!");
2508                 continue;
2509             }
2510         };
2511
2512
2513         println!("You guessed: {}", num);
2514
2515         match cmp(num, secret_number) {
2516             Less    => println!("Too small!"),
2517             Greater => println!("Too big!"),
2518             Equal   => {
2519                 println!("You win!");
2520                 return;
2521             },
2522         }
2523     }
2524 }
2525
2526 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2527     if a < b { Less }
2528     else if a > b { Greater }
2529     else { Equal }
2530 }
2531 ```
2532
2533 Now we should be good! Let's try:
2534
2535 ```{notrust,ignore}
2536 $ cargo run
2537    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2538      Running `target/guessing_game`
2539 Guess the number!
2540 The secret number is: 61
2541 Please input your guess.
2542 10
2543 You guessed: 10
2544 Too small!
2545 Please input your guess.
2546 99
2547 You guessed: 99
2548 Too big!
2549 Please input your guess.
2550 foo
2551 Please input a number!
2552 Please input your guess.
2553 61
2554 You guessed: 61
2555 You win!
2556 ```
2557
2558 Awesome! With one tiny last tweak, we have finished the guessing game. Can you
2559 think of what it is? That's right, we don't want to print out the secret number.
2560 It was good for testing, but it kind of ruins the game. Here's our final source:
2561
2562 ```{rust,no_run}
2563 use std::io;
2564 use std::rand;
2565
2566 fn main() {
2567     println!("Guess the number!");
2568
2569     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2570
2571     loop {
2572
2573         println!("Please input your guess.");
2574
2575         let input = io::stdin().read_line()
2576                                .ok()
2577                                .expect("Failed to read line");
2578         let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice().trim());
2579
2580         let num = match input_num {
2581             Some(num) => num,
2582             None      => {
2583                 println!("Please input a number!");
2584                 continue;
2585             }
2586         };
2587
2588
2589         println!("You guessed: {}", num);
2590
2591         match cmp(num, secret_number) {
2592             Less    => println!("Too small!"),
2593             Greater => println!("Too big!"),
2594             Equal   => {
2595                 println!("You win!");
2596                 return;
2597             },
2598         }
2599     }
2600 }
2601
2602 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2603     if a < b { Less }
2604     else if a > b { Greater }
2605     else { Equal }
2606 }
2607 ```
2608
2609 ## Complete!
2610
2611 At this point, you have successfully built the Guessing Game! Congratulations!
2612
2613 You've now learned the basic syntax of Rust. All of this is relatively close to
2614 various other programming languages you have used in the past. These
2615 fundamental syntactical and semantic elements will form the foundation for the
2616 rest of your Rust education.
2617
2618 Now that you're an expert at the basics, it's time to learn about some of
2619 Rust's more unique features.
2620
2621 # Crates and Modules
2622
2623 Rust features a strong module system, but it works a bit differently than in
2624 other programming languages. Rust's module system has two main components:
2625 **crate**s, and **module**s.
2626
2627 A crate is Rust's unit of independent compilation. Rust always compiles one
2628 crate at a time, producing either a library or an executable. However, executables
2629 usually depend on libraries, and many libraries depend on other libraries as well.
2630 To support this, crates can depend on other crates.
2631
2632 Each crate contains a hierarchy of modules. This tree starts off with a single
2633 module, called the **crate root**. Within the crate root, we can declare other
2634 modules, which can contain other modules, as deeply as you'd like.
2635
2636 Note that we haven't mentioned anything about files yet. Rust does not impose a
2637 particular relationship between your filesystem structure and your module
2638 structure. That said, there is a conventional approach to how Rust looks for
2639 modules on the file system, but it's also overridable.
2640
2641 Enough talk, let's build something! Let's make a new project called `modules`.
2642
2643 ```{bash,ignore}
2644 $ cd ~/projects
2645 $ cargo new modules --bin
2646 ```
2647
2648 Let's double check our work by compiling:
2649
2650 ```{bash,notrust}
2651 $ cargo run
2652    Compiling modules v0.0.1 (file:///home/you/projects/modules)
2653      Running `target/modules`
2654 Hello, world!
2655 ```
2656
2657 Excellent! So, we already have a single crate here: our `src/main.rs` is a crate.
2658 Everything in that file is in the crate root. A crate that generates an executable
2659 defines a `main` function inside its root, as we've done here.
2660
2661 Let's define a new module inside our crate. Edit `src/main.rs` to look
2662 like this:
2663
2664 ```
2665 fn main() {
2666     println!("Hello, world!");
2667 }
2668
2669 mod hello {
2670     fn print_hello() {
2671         println!("Hello, world!");
2672     }
2673 }
2674 ```
2675
2676 We now have a module named `hello` inside of our crate root. Modules use
2677 `snake_case` naming, like functions and variable bindings.
2678
2679 Inside the `hello` module, we've defined a `print_hello` function. This will
2680 also print out our hello world message. Modules allow you to split up your
2681 program into nice neat boxes of functionality, grouping common things together,
2682 and keeping different things apart. It's kinda like having a set of shelves:
2683 a place for everything and everything in its place.
2684
2685 To call our `print_hello` function, we use the double colon (`::`):
2686
2687 ```{rust,ignore}
2688 hello::print_hello();
2689 ```
2690
2691 You've seen this before, with `io::stdin()` and `rand::random()`. Now you know
2692 how to make your own. However, crates and modules have rules about
2693 **visibility**, which controls who exactly may use the functions defined in a
2694 given module. By default, everything in a module is private, which means that
2695 it can only be used by other functions in the same module. This will not
2696 compile:
2697
2698 ```{rust,ignore}
2699 fn main() {
2700     hello::print_hello();
2701 }
2702
2703 mod hello {
2704     fn print_hello() {
2705         println!("Hello, world!");
2706     }
2707 }
2708 ```
2709
2710 It gives an error:
2711
2712 ```{notrust,ignore}
2713    Compiling modules v0.0.1 (file:///home/you/projects/modules)
2714 src/main.rs:2:5: 2:23 error: function `print_hello` is private
2715 src/main.rs:2     hello::print_hello();
2716                   ^~~~~~~~~~~~~~~~~~
2717 ```
2718
2719 To make it public, we use the `pub` keyword:
2720
2721 ```{rust}
2722 fn main() {
2723     hello::print_hello();
2724 }
2725
2726 mod hello {
2727     pub fn print_hello() {
2728         println!("Hello, world!");
2729     }
2730 }
2731 ```
2732
2733 This will work:
2734
2735 ```{notrust,ignore}
2736 $ cargo run
2737    Compiling modules v0.0.1 (file:///home/you/projects/modules)
2738      Running `target/modules`
2739 Hello, world!
2740 ```
2741
2742 Nice! There are more things we can do with modules, including moving them into
2743 their own files. This is enough detail for now.
2744
2745 # Testing
2746
2747 Traditionally, testing has not been a strong suit of most systems programming
2748 languages. Rust, however, has very basic testing built into the language
2749 itself.  While automated testing cannot prove that your code is bug-free, it is
2750 useful for verifying that certain behaviors work as intended.
2751
2752 Here's a very basic test:
2753
2754 ```{rust}
2755 #[test]
2756 fn is_one_equal_to_one() {
2757     assert_eq!(1i, 1i);
2758 }
2759 ```
2760
2761 You may notice something new: that `#[test]`. Before we get into the mechanics
2762 of testing, let's talk about attributes.
2763
2764 ## Attributes
2765
2766 Rust's testing system uses **attribute**s to mark which functions are tests.
2767 Attributes can be placed on any Rust **item**. Remember how most things in
2768 Rust are an expression, but `let` is not? Item declarations are also not
2769 expressions. Here's a list of things that qualify as an item:
2770
2771 * functions
2772 * modules
2773 * type definitions
2774 * structures
2775 * enumerations
2776 * static items
2777 * traits
2778 * implementations
2779
2780 You haven't learned about all of these things yet, but that's the list. As
2781 you can see, functions are at the top of it.
2782
2783 Attributes can appear in three ways:
2784
2785 1. A single identifier, the attribute name. `#[test]` is an example of this.
2786 2. An identifier followed by an equals sign (`=`) and a literal. `#[cfg=test]`
2787    is an example of this.
2788 3. An identifier followed by a parenthesized list of sub-attribute arguments.
2789    `#[cfg(unix, target_word_size = "32")]` is an example of this, where one of
2790     the sub-arguments is of the second kind.
2791
2792 There are a number of different kinds of attributes, enough that we won't go
2793 over them all here. Before we talk about the testing-specific attributes, I
2794 want to call out one of the most important kinds of attributes: stability
2795 markers.
2796
2797 ## Stability attributes
2798
2799 Rust provides six attributes to indicate the stability level of various
2800 parts of your library. The six levels are:
2801
2802 * deprecated: This item should no longer be used. No guarantee of backwards
2803   compatibility.
2804 * experimental: This item was only recently introduced or is otherwise in a
2805   state of flux. It may change significantly, or even be removed. No guarantee
2806   of backwards-compatibility.
2807 * unstable: This item is still under development, but requires more testing to
2808   be considered stable. No guarantee of backwards-compatibility.
2809 * stable: This item is considered stable, and will not change significantly.
2810   Guarantee of backwards-compatibility.
2811 * frozen: This item is very stable, and is unlikely to change. Guarantee of
2812   backwards-compatibility.
2813 * locked: This item will never change unless a serious bug is found. Guarantee
2814   of backwards-compatibility.
2815
2816 All of Rust's standard library uses these attribute markers to communicate
2817 their relative stability, and you should use them in your code, as well.
2818 There's an associated attribute, `warn`, that allows you to warn when you
2819 import an item marked with certain levels: deprecated, experimental and
2820 unstable. For now, only deprecated warns by default, but this will change once
2821 the standard library has been stabilized.
2822
2823 You can use the `warn` attribute like this:
2824
2825 ```{rust,ignore}
2826 #![warn(unstable)]
2827 ```
2828
2829 And later, when you import a crate:
2830
2831 ```{rust,ignore}
2832 extern crate some_crate;
2833 ```
2834
2835 You'll get a warning if you use something marked unstable.
2836
2837 You may have noticed an exclamation point in the `warn` attribute declaration.
2838 The `!` in this attribute means that this attribute applies to the enclosing
2839 item, rather than to the item that follows the attribute. So this `warn`
2840 attribute declaration applies to the enclosing crate itself, rather than
2841 to whatever item statement follows it:
2842
2843 ```{rust,ignore}
2844 // applies to the crate we're in
2845 #![warn(unstable)]
2846
2847 extern crate some_crate;
2848
2849 // applies to the following `fn`.
2850 #[test]
2851 fn a_test() {
2852   // ...
2853 }
2854 ```
2855
2856 ## Writing tests
2857
2858 Let's write a very simple crate in a test-driven manner. You know the drill by
2859 now: make a new project:
2860
2861 ```{bash,ignore}
2862 $ cd ~/projects
2863 $ cargo new testing --bin
2864 $ cd testing
2865 ```
2866
2867 And try it out:
2868
2869 ```{notrust,ignore}
2870 $ cargo run
2871    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
2872      Running `target/testing`
2873 Hello, world!
2874 ```
2875
2876 Great. Rust's infrastructure supports tests in two sorts of places, and they're
2877 for two kinds of tests: you include **unit test**s inside of the crate itself,
2878 and you place **integration test**s inside a `tests` directory. "Unit tests"
2879 are small tests that test one focused unit, "integration tests" tests multiple
2880 units in integration. That said, this is a social convention, they're no different
2881 in syntax. Let's make a `tests` directory:
2882
2883 ```{bash,ignore}
2884 $ mkdir tests
2885 ```
2886
2887 Next, let's create an integration test in `tests/lib.rs`:
2888
2889 ```{rust,no_run}
2890 #[test]
2891 fn foo() {
2892     assert!(false);
2893 }
2894 ```
2895
2896 It doesn't matter what you name your test functions, though it's nice if
2897 you give them descriptive names. You'll see why in a moment. We then use a
2898 macro, `assert!`, to assert that something is true. In this case, we're giving
2899 it `false`, so this test should fail. Let's try it!
2900
2901 ```{notrust,ignore}
2902 $ cargo test
2903    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
2904 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1:1: 3:2 warning: code is never used: `main`, #[warn(dead_code)] on by default
2905 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1 fn main() {
2906 /home/you/projects/testing/src/main.rs:2     println!("Hello, world");
2907 /home/you/projects/testing/src/main.rs:3 }
2908
2909 running 0 tests
2910
2911 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
2912
2913
2914 running 1 test
2915 test foo ... FAILED
2916
2917 failures:
2918
2919 ---- foo stdout ----
2920         task 'foo' failed at 'assertion failed: false', /home/you/projects/testing/tests/lib.rs:3
2921
2922
2923
2924 failures:
2925     foo
2926
2927 test result: FAILED. 0 passed; 1 failed; 0 ignored; 0 measured
2928
2929 task '<main>' failed at 'Some tests failed', /home/you/src/rust/src/libtest/lib.rs:242
2930 ```
2931
2932 Lots of output! Let's break this down:
2933
2934 ```{notrust,ignore}
2935 $ cargo test
2936    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
2937 ```
2938
2939 You can run all of your tests with `cargo test`. This runs both your tests in
2940 `tests`, as well as the tests you put inside of your crate.
2941
2942 ```{notrust,ignore}
2943 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1:1: 3:2 warning: code is never used: `main`, #[warn(dead_code)] on by default
2944 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1 fn main() {
2945 /home/you/projects/testing/src/main.rs:2     println!("Hello, world");
2946 /home/you/projects/testing/src/main.rs:3 }
2947 ```
2948
2949 Rust has a **lint** called 'warn on dead code' used by default. A lint is a
2950 bit of code that checks your code, and can tell you things about it. In this
2951 case, Rust is warning us that we've written some code that's never used: our
2952 `main` function. Of course, since we're running tests, we don't use `main`.
2953 We'll turn this lint off for just this function soon. For now, just ignore this
2954 output.
2955
2956 ```{notrust,ignore}
2957 running 0 tests
2958
2959 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
2960 ```
2961
2962 Wait a minute, zero tests? Didn't we define one? Yup. This output is from
2963 attempting to run the tests in our crate, of which we don't have any.
2964 You'll note that Rust reports on several kinds of tests: passed, failed,
2965 ignored, and measured. The 'measured' tests refer to benchmark tests, which
2966 we'll cover soon enough!
2967
2968 ```{notrust,ignore}
2969 running 1 test
2970 test foo ... FAILED
2971 ```
2972
2973 Now we're getting somewhere. Remember when we talked about naming our tests
2974 with good names? This is why. Here, it says 'test foo' because we called our
2975 test 'foo.' If we had given it a good name, it'd be more clear which test
2976 failed, especially as we accumulate more tests.
2977
2978 ```{notrust,ignore}
2979 failures:
2980
2981 ---- foo stdout ----
2982         task 'foo' failed at 'assertion failed: false', /home/you/projects/testing/tests/lib.rs:3
2983
2984
2985
2986 failures:
2987     foo
2988
2989 test result: FAILED. 0 passed; 1 failed; 0 ignored; 0 measured
2990
2991 task '<main>' failed at 'Some tests failed', /home/you/src/rust/src/libtest/lib.rs:242
2992 ```
2993
2994 After all the tests run, Rust will show us any output from our failed tests.
2995 In this instance, Rust tells us that our assertion failed, with false. This was
2996 what we expected.
2997
2998 Whew! Let's fix our test:
2999
3000 ```{rust}
3001 #[test]
3002 fn foo() {
3003     assert!(true);
3004 }
3005 ```
3006
3007 And then try to run our tests again:
3008
3009 ```{notrust,ignore}
3010 $ cargo test
3011    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3012 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1:1: 3:2 warning: code is never used: `main`, #[warn(dead_code)] on by default
3013 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1 fn main() {
3014 /home/you/projects/testing/src/main.rs:2     println!("Hello, world");
3015 /home/you/projects/testing/src/main.rs:3 }
3016
3017 running 0 tests
3018
3019 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3020
3021
3022 running 1 test
3023 test foo ... ok
3024
3025 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3026 ```
3027
3028 Nice! Our test passes, as we expected. Let's get rid of that warning for our `main`
3029 function. Change your `src/main.rs` to look like this:
3030
3031 ```{rust}
3032 #[cfg(not(test))]
3033 fn main() {
3034     println!("Hello, world");
3035 }
3036 ```
3037
3038 This attribute combines two things: `cfg` and `not`. The `cfg` attribute allows
3039 you to conditionally compile code based on something. The following item will
3040 only be compiled if the configuration says it's true. And when Cargo compiles
3041 our tests, it sets things up so that `cfg(test)` is true. But we want to only
3042 include `main` when it's _not_ true. So we use `not` to negate things:
3043 `cfg(not(test))` will only compile our code when the `cfg(test)` is false.
3044
3045 With this attribute, we won't get the warning:
3046
3047 ```{notrust,ignore}
3048 $ cargo test
3049    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3050
3051 running 0 tests
3052
3053 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3054
3055
3056 running 1 test
3057 test foo ... ok
3058
3059 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3060 ```
3061
3062 Nice. Okay, let's write a real test now. Change your `tests/lib.rs`
3063 to look like this:
3064
3065 ```{rust,ignore}
3066 #[test]
3067 fn math_checks_out() {
3068     let result = add_three_times_four(5i);
3069
3070     assert_eq!(32i, result);
3071 }
3072 ```
3073
3074 And try to run the test:
3075
3076 ```{notrust,ignore}
3077 $ cargo test
3078    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/youg/projects/testing)
3079 /home/youg/projects/testing/tests/lib.rs:3:18: 3:38 error: unresolved name `add_three_times_four`.
3080 /home/youg/projects/testing/tests/lib.rs:3     let result = add_three_times_four(5i);
3081                                                             ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
3082 error: aborting due to previous error
3083 Build failed, waiting for other jobs to finish...
3084 Could not compile `testing`.
3085
3086 To learn more, run the command again with --verbose.
3087 ```
3088
3089 Rust can't find this function. That makes sense, as we didn't write it yet!
3090
3091 In order to share this code with our tests, we'll need to make a library crate.
3092 This is also just good software design: as we mentioned before, it's a good idea
3093 to put most of your functionality into a library crate, and have your executable
3094 crate use that library. This allows for code re-use.
3095
3096 To do that, we'll need to make a new module. Make a new file, `src/lib.rs`,
3097 and put this in it:
3098
3099 ```{rust}
3100 # fn main() {}
3101 pub fn add_three_times_four(x: int) -> int {
3102     (x + 3) * 4
3103 }
3104 ```
3105
3106 We're calling this file `lib.rs` because it has the same name as our project,
3107 and so it's named this, by convention.
3108
3109 We'll then need to use this crate in our `src/main.rs`:
3110
3111 ```{rust,ignore}
3112 extern crate testing;
3113
3114 #[cfg(not(test))]
3115 fn main() {
3116     println!("Hello, world");
3117 }
3118 ```
3119
3120 Finally, let's import this function in our `tests/lib.rs`:
3121
3122 ```{rust,ignore}
3123 extern crate testing;
3124 use testing::add_three_times_four;
3125
3126 #[test]
3127 fn math_checks_out() {
3128     let result = add_three_times_four(5i);
3129
3130     assert_eq!(32i, result);
3131 }
3132 ```
3133
3134 Let's give it a run:
3135
3136 ```{ignore,notrust}
3137 $ cargo test
3138    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3139
3140 running 0 tests
3141
3142 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3143
3144
3145 running 0 tests
3146
3147 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3148
3149
3150 running 1 test
3151 test math_checks_out ... ok
3152
3153 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3154 ```
3155
3156 Great! One test passed. We've got an integration test showing that our public
3157 method works, but maybe we want to test some of the internal logic as well.
3158 While this function is simple, if it were more complicated, you can imagine
3159 we'd need more tests. So let's break it up into two helper functions, and
3160 write some unit tests to test those.
3161
3162 Change your `src/lib.rs` to look like this:
3163
3164 ```{rust,ignore}
3165 pub fn add_three_times_four(x: int) -> int {
3166     times_four(add_three(x))
3167 }
3168
3169 fn add_three(x: int) -> int { x + 3 }
3170
3171 fn times_four(x: int) -> int { x * 4 }
3172 ```
3173
3174 If you run `cargo test`, you should get the same output:
3175
3176 ```{ignore,notrust}
3177 $ cargo test
3178    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3179
3180 running 0 tests
3181
3182 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3183
3184
3185 running 0 tests
3186
3187 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3188
3189
3190 running 1 test
3191 test math_checks_out ... ok
3192
3193 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3194 ```
3195
3196 If we tried to write a test for these two new functions, it wouldn't
3197 work. For example:
3198
3199 ```{rust,ignore}
3200 extern crate testing;
3201 use testing::add_three_times_four;
3202 use testing::add_three;
3203
3204 #[test]
3205 fn math_checks_out() {
3206     let result = add_three_times_four(5i);
3207
3208     assert_eq!(32i, result);
3209 }
3210
3211 #[test]
3212 fn test_add_three() {
3213     let result = add_three(5i);
3214
3215     assert_eq!(8i, result);
3216 }
3217 ```
3218
3219 We'd get this error:
3220
3221 ```{notrust,ignore}
3222    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3223 /home/you/projects/testing/tests/lib.rs:3:5: 3:24 error: function `add_three` is private
3224 /home/you/projects/testing/tests/lib.rs:3 use testing::add_three;
3225                                               ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~
3226 ```
3227
3228 Right. It's private. So external, integration tests won't work. We need a
3229 unit test. Open up your `src/lib.rs` and add this:
3230
3231 ```{rust,ignore}
3232 pub fn add_three_times_four(x: int) -> int {
3233     times_four(add_three(x))
3234 }
3235
3236 fn add_three(x: int) -> int { x + 3 }
3237
3238 fn times_four(x: int) -> int { x * 4 }
3239
3240 #[cfg(test)]
3241 mod test {
3242     use super::add_three;
3243     use super::times_four;
3244
3245     #[test]
3246     fn test_add_three() {
3247         let result = add_three(5i);
3248
3249         assert_eq!(8i, result);
3250     }
3251
3252     #[test]
3253     fn test_times_four() {
3254         let result = times_four(5i);
3255
3256         assert_eq!(20i, result);
3257     }
3258 }
3259 ```
3260
3261 Let's give it a shot:
3262
3263 ```{ignore,notrust}
3264 $ cargo test
3265    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3266
3267 running 1 test
3268 test test::test_times_four ... ok
3269 test test::test_add_three ... ok
3270
3271 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3272
3273
3274 running 0 tests
3275
3276 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3277
3278
3279 running 1 test
3280 test math_checks_out ... ok
3281
3282 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3283 ```
3284
3285 Cool! We now have two tests of our internal functions. You'll note that there
3286 are three sets of output now: one for `src/main.rs`, one for `src/lib.rs`, and
3287 one for `tests/lib.rs`. There's one interesting thing that we haven't talked
3288 about yet, and that's these lines:
3289
3290 ```{rust,ignore}
3291 use super::add_three;
3292 use super::times_four;
3293 ```
3294
3295 Because we've made a nested module, we can import functions from the parent
3296 module by using `super`. Sub-modules are allowed to 'see' private functions in
3297 the parent. We sometimes call this usage of `use` a 're-export,' because we're
3298 exporting the name again, somewhere else.
3299
3300 We've now covered the basics of testing. Rust's tools are primitive, but they
3301 work well in the simple cases. There are some Rustaceans working on building
3302 more complicated frameworks on top of all of this, but they're just starting
3303 out.
3304
3305 # Pointers
3306
3307 In systems programming, pointers are an incredibly important topic. Rust has a
3308 very rich set of pointers, and they operate differently than in many other
3309 languages. They are important enough that we have a specific [Pointer
3310 Guide](guide-pointers.html) that goes into pointers in much detail. In fact,
3311 while you're currently reading this guide, which covers the language in broad
3312 overview, there are a number of other guides that put a specific topic under a
3313 microscope. You can find the list of guides on the [documentation index
3314 page](index.html#guides).
3315
3316 In this section, we'll assume that you're familiar with pointers as a general
3317 concept. If you aren't, please read the [introduction to
3318 pointers](guide-pointers.html#an-introduction) section of the Pointer Guide,
3319 and then come back here. We'll wait.
3320
3321 Got the gist? Great. Let's talk about pointers in Rust.
3322
3323 ## References
3324
3325 The most primitive form of pointer in Rust is called a **reference**.
3326 References are created using the ampersand (`&`). Here's a simple
3327 reference:
3328
3329 ```{rust}
3330 let x = 5i;
3331 let y = &x;
3332 ```
3333
3334 `y` is a reference to `x`. To dereference (get the value being referred to
3335 rather than the reference itself) `y`, we use the asterisk (`*`):
3336
3337 ```{rust}
3338 let x = 5i;
3339 let y = &x;
3340
3341 assert_eq!(5i, *y);
3342 ```
3343
3344 Like any `let` binding, references are immutable by default.
3345
3346 You can declare that functions take a reference:
3347
3348 ```{rust}
3349 fn add_one(x: &int) -> int { *x + 1 }
3350
3351 fn main() {
3352     assert_eq!(6, add_one(&5));
3353 }
3354 ```
3355
3356 As you can see, we can make a reference from a literal by applying `&` as well.
3357 Of course, in this simple function, there's not a lot of reason to take `x` by
3358 reference. It's just an example of the syntax.
3359
3360 Because references are immutable, you can have multiple references that
3361 **alias** (point to the same place):
3362
3363 ```{rust}
3364 let x = 5i;
3365 let y = &x;
3366 let z = &x;
3367 ```
3368
3369 We can make a mutable reference by using `&mut` instead of `&`:
3370
3371 ```{rust}
3372 let mut x = 5i;
3373 let y = &mut x;
3374 ```
3375
3376 Note that `x` must also be mutable. If it isn't, like this:
3377
3378 ```{rust,ignore}
3379 let x = 5i;
3380 let y = &mut x;
3381 ```
3382
3383 Rust will complain:
3384
3385 ```{ignore,notrust}
3386 6:19 error: cannot borrow immutable local variable `x` as mutable
3387  let y = &mut x;
3388               ^
3389 ```
3390
3391 We don't want a mutable reference to immutable data! This error message uses a
3392 term we haven't talked about yet, 'borrow.' We'll get to that in just a moment.
3393
3394 This simple example actually illustrates a lot of Rust's power: Rust has
3395 prevented us, at compile time, from breaking our own rules. Because Rust's
3396 references check these kinds of rules entirely at compile time, there's no
3397 runtime overhead for this safety.  At runtime, these are the same as a raw
3398 machine pointer, like in C or C++.  We've just double-checked ahead of time
3399 that we haven't done anything dangerous.
3400
3401 Rust will also prevent us from creating two mutable references that alias.
3402 This won't work:
3403
3404 ```{rust,ignore}
3405 let mut x = 5i;
3406 let y = &mut x;
3407 let z = &mut x;
3408 ```
3409
3410 It gives us this error:
3411
3412 ```{notrust,ignore}
3413 error: cannot borrow `x` as mutable more than once at a time
3414      let z = &mut x;
3415                   ^
3416 note: previous borrow of `x` occurs here; the mutable borrow prevents subsequent moves, borrows, or modification of `x` until the borrow ends
3417      let y = &mut x;
3418                   ^
3419 note: previous borrow ends here
3420  fn main() {
3421      let mut x = 5i;
3422      let y = &mut x;
3423      let z = &mut x;
3424  }
3425  ^
3426 ```
3427
3428 This is a big error message. Let's dig into it for a moment. There are three
3429 parts: the error and two notes. The error says what we expected, we cannot have
3430 two pointers that point to the same memory.
3431
3432 The two notes give some extra context. Rust's error messages often contain this
3433 kind of extra information when the error is complex. Rust is telling us two
3434 things: first, that the reason we cannot **borrow** `x` as `z` is that we
3435 previously borrowed `x` as `y`. The second note shows where `y`'s borrowing
3436 ends.
3437
3438 Wait, borrowing?
3439
3440 In order to truly understand this error, we have to learn a few new concepts:
3441 **ownership**, **borrowing**, and **lifetimes**.
3442
3443 ## Ownership, borrowing, and lifetimes
3444
3445 Whenever a resource of some kind is created, something must be responsible
3446 for destroying that resource as well. Given that we're discussing pointers
3447 right now, let's discuss this in the context of memory allocation, though
3448 it applies to other resources as well.
3449
3450 When you allocate heap memory, you need a mechanism to free that memory.  Many
3451 languages let the programmer control the allocation, and then use a garbage
3452 collector to handle the deallocation. This is a valid, time-tested strategy,
3453 but it's not without its drawbacks. Because the programmer does not have to
3454 think as much about deallocation, allocation becomes something commonplace,
3455 because it's easy. And if you need precise control over when something is
3456 deallocated, leaving it up to your runtime can make this difficult.
3457
3458 Rust chooses a different path, and that path is called **ownership**. Any
3459 binding that creates a resource is the **owner** of that resource.
3460
3461 Being an owner affords you some privileges:
3462
3463 1. You control when that resource is deallocated.
3464 2. You may lend that resource, immutably, to as many borrowers as you'd like.
3465 3. You may lend that resource, mutably, to a single borrower.
3466
3467 But it also comes with some restrictions:
3468
3469 1. If someone is borrowing your resource (either mutably or immutably), you may
3470    not mutate the resource or mutably lend it to someone.
3471 2. If someone is mutably borrowing your resource, you may not lend it out at
3472    all (mutably or immutably) or access it in any way.
3473
3474 What's up with all this 'lending' and 'borrowing'? When you allocate memory,
3475 you get a pointer to that memory. This pointer allows you to manipulate said
3476 memory. If you are the owner of a pointer, then you may allow another
3477 binding to temporarily borrow that pointer, and then they can manipulate the
3478 memory. The length of time that the borrower is borrowing the pointer
3479 from you is called a **lifetime**.
3480
3481 If two distinct bindings share a pointer, and the memory that pointer points to
3482 is immutable, then there are no problems. But if it's mutable, both pointers
3483 can attempt to write to the memory at the same time, causing a **race
3484 condition**. Therefore, if someone wants to mutate something that they've
3485 borrowed from you, you must not have lent out that pointer to anyone else.
3486
3487 Rust has a sophisticated system called the **borrow checker** to make sure that
3488 everyone plays by these rules. At compile time, it verifies that none of these
3489 rules are broken. If there's no problem, our program compiles successfully, and
3490 there is no runtime overhead for any of this. The borrow checker works only at
3491 compile time. If the borrow checker did find a problem, it will report a
3492 **lifetime error**, and your program will refuse to compile.
3493
3494 That's a lot to take in. It's also one of the _most_ important concepts in
3495 all of Rust. Let's see this syntax in action:
3496
3497 ```{rust}
3498 {
3499     let x = 5i; // x is the owner of this integer, which is memory on the stack.
3500
3501     // other code here...
3502
3503 } // privilege 1: when x goes out of scope, this memory is deallocated
3504
3505 /// this function borrows an integer. It's given back automatically when the
3506 /// function returns.
3507 fn foo(x: &int) -> &int { x }
3508
3509 {
3510     let x = 5i; // x is the owner of this integer, which is memory on the stack.
3511
3512     // privilege 2: you may lend that resource, to as many borrowers as you'd like
3513     let y = &x;
3514     let z = &x;
3515
3516     foo(&x); // functions can borrow too!
3517
3518     let a = &x; // we can do this alllllll day!
3519 }
3520
3521 {
3522     let mut x = 5i; // x is the owner of this integer, which is memory on the stack.
3523
3524     let y = &mut x; // privilege 3: you may lend that resource to a single borrower,
3525                     // mutably
3526 }
3527 ```
3528
3529 If you are a borrower, you get a few privileges as well, but must also obey a
3530 restriction:
3531
3532 1. If the borrow is immutable, you may read the data the pointer points to.
3533 2. If the borrow is mutable, you may read and write the data the pointer points to.
3534 3. You may lend the pointer to someone else in an immutable fashion, **BUT**
3535 4. When you do so, they must return it to you before you must give your own
3536    borrow back.
3537
3538 This last requirement can seem odd, but it also makes sense. If you have to
3539 return something, and you've lent it to someone, they need to give it back to
3540 you for you to give it back! If we didn't, then the owner could deallocate
3541 the memory, and the person we've loaned it out to would have a pointer to
3542 invalid memory. This is called a 'dangling pointer.'
3543
3544 Let's re-examine the error that led us to talk about all of this, which was a
3545 violation of the restrictions placed on owners who lend something out mutably.
3546 The code:
3547
3548 ```{rust,ignore}
3549 let mut x = 5i;
3550 let y = &mut x;
3551 let z = &mut x;
3552 ```
3553
3554 The error:
3555
3556 ```{notrust,ignore}
3557 error: cannot borrow `x` as mutable more than once at a time
3558      let z = &mut x;
3559                   ^
3560 note: previous borrow of `x` occurs here; the mutable borrow prevents subsequent moves, borrows, or modification of `x` until the borrow ends
3561      let y = &mut x;
3562                   ^
3563 note: previous borrow ends here
3564  fn main() {
3565      let mut x = 5i;
3566      let y = &mut x;
3567      let z = &mut x;
3568  }
3569  ^
3570 ```
3571
3572 This error comes in three parts. Let's go over each in turn.
3573
3574 ```{notrust,ignore}
3575 error: cannot borrow `x` as mutable more than once at a time
3576      let z = &mut x;
3577                   ^
3578 ```
3579
3580 This error states the restriction: you cannot lend out something mutable more
3581 than once at the same time. The borrow checker knows the rules!
3582
3583 ```{notrust,ignore}
3584 note: previous borrow of `x` occurs here; the mutable borrow prevents subsequent moves, borrows, or modification of `x` until the borrow ends
3585      let y = &mut x;
3586                   ^
3587 ```
3588
3589 Some compiler errors come with notes to help you fix the error. This error comes
3590 with two notes, and this is the first. This note informs us of exactly where
3591 the first mutable borrow occurred. The error showed us the second. So now we
3592 see both parts of the problem. It also alludes to rule #3, by reminding us that
3593 we can't change `x` until the borrow is over.
3594
3595 ```{notrust,ignore}
3596 note: previous borrow ends here
3597  fn main() {
3598      let mut x = 5i;
3599      let y = &mut x;
3600      let z = &mut x;
3601  }
3602  ^
3603 ```
3604
3605 Here's the second note, which lets us know where the first borrow would be over.
3606 This is useful, because if we wait to try to borrow `x` after this borrow is
3607 over, then everything will work.
3608
3609 For more advanced patterns, please consult the [Lifetime
3610 Guide](guide-lifetimes.html).  You'll also learn what this type signature with
3611 the `'a` syntax is:
3612
3613 ```{rust,ignore}
3614 pub fn as_maybe_owned(&self) -> MaybeOwned<'a> { ... }
3615 ```
3616
3617 ## Boxes
3618
3619 All of our references so far have been to variables we've created on the stack.
3620 In Rust, the simplest way to allocate heap variables is using a *box*.  To
3621 create a box, use the `box` keyword:
3622
3623 ```{rust}
3624 let x = box 5i;
3625 ```
3626
3627 This allocates an integer `5` on the heap, and creates a binding `x` that
3628 refers to it.. The great thing about boxed pointers is that we don't have to
3629 manually free this allocation! If we write
3630
3631 ```{rust}
3632 {
3633     let x = box 5i;
3634     // do stuff
3635 }
3636 ```
3637
3638 then Rust will automatically free `x` at the end of the block. This isn't
3639 because Rust has a garbage collector -- it doesn't. Instead, when `x` goes out
3640 of scope, Rust `free`s `x`. This Rust code will do the same thing as the
3641 following C code:
3642
3643 ```{c,ignore}
3644 {
3645     int *x = (int *)malloc(sizeof(int));
3646     // do stuff
3647     free(x);
3648 }
3649 ```
3650
3651 This means we get the benefits of manual memory management, but the compiler
3652 ensures that we don't do something wrong. We can't forget to `free` our memory.
3653
3654 Boxes are the sole owner of their contents, so you cannot take a mutable
3655 reference to them and then use the original box:
3656
3657 ```{rust,ignore}
3658 let mut x = box 5i;
3659 let y = &mut x;
3660
3661 *x; // you might expect 5, but this is actually an error
3662 ```
3663
3664 This gives us this error:
3665
3666 ```{notrust,ignore}
3667 8:7 error: cannot use `*x` because it was mutably borrowed
3668  *x;
3669  ^~
3670  6:19 note: borrow of `x` occurs here
3671  let y = &mut x;
3672               ^
3673 ```
3674
3675 As long as `y` is borrowing the contents, we cannot use `x`. After `y` is
3676 done borrowing the value, we can use it again. This works fine:
3677
3678 ```{rust}
3679 let mut x = box 5i;
3680
3681 {
3682     let y = &mut x;
3683 } // y goes out of scope at the end of the block
3684
3685 *x;
3686 ```
3687
3688 ## Rc and Arc
3689
3690 Sometimes, you need to allocate something on the heap, but give out multiple
3691 references to the memory. Rust's `Rc<T>` (pronounced 'arr cee tee') and
3692 `Arc<T>` types (again, the `T` is for generics, we'll learn more later) provide
3693 you with this ability.  **Rc** stands for 'reference counted,' and **Arc** for
3694 'atomically reference counted.' This is how Rust keeps track of the multiple
3695 owners: every time we make a new reference to the `Rc<T>`, we add one to its
3696 internal 'reference count.' Every time a reference goes out of scope, we
3697 subtract one from the count. When the count is zero, the `Rc<T>` can be safely
3698 deallocated. `Arc<T>` is almost identical to `Rc<T>`, except for one thing: The
3699 'atomically' in 'Arc' means that increasing and decreasing the count uses a
3700 thread-safe mechanism to do so. Why two types? `Rc<T>` is faster, so if you're
3701 not in a multi-threaded scenario, you can have that advantage. Since we haven't
3702 talked about threading yet in Rust, we'll show you `Rc<T>` for the rest of this
3703 section.
3704
3705 To create an `Rc<T>`, use `Rc::new()`:
3706
3707 ```{rust}
3708 use std::rc::Rc;
3709
3710 let x = Rc::new(5i);
3711 ```
3712
3713 To create a second reference, use the `.clone()` method:
3714
3715 ```{rust}
3716 use std::rc::Rc;
3717
3718 let x = Rc::new(5i);
3719 let y = x.clone();
3720 ```
3721
3722 The `Rc<T>` will live as long as any of its references are alive. After they
3723 all go out of scope, the memory will be `free`d.
3724
3725 If you use `Rc<T>` or `Arc<T>`, you have to be careful about introducing
3726 cycles. If you have two `Rc<T>`s that point to each other, the reference counts
3727 will never drop to zero, and you'll have a memory leak. To learn more, check
3728 out [the section on `Rc<T>` and `Arc<T>` in the pointers
3729 guide](http://doc.rust-lang.org/guide-pointers.html#rc-and-arc).
3730
3731 # Patterns
3732
3733 We've made use of patterns a few times in the guide: first with `let` bindings,
3734 then with `match` statements. Let's go on a whirlwind tour of all of the things
3735 patterns can do!
3736
3737 A quick refresher: you can match against literals directly, and `_` acts as an
3738 'any' case:
3739
3740 ```{rust}
3741 let x = 1i;
3742
3743 match x {
3744     1 => println!("one"),
3745     2 => println!("two"),
3746     3 => println!("three"),
3747     _ => println!("anything"),
3748 }
3749 ```
3750
3751 You can match multiple patterns with `|`:
3752
3753 ```{rust}
3754 let x = 1i;
3755
3756 match x {
3757     1 | 2 => println!("one or two"),
3758     3 => println!("three"),
3759     _ => println!("anything"),
3760 }
3761 ```
3762
3763 You can match a range of values with `..`:
3764
3765 ```{rust}
3766 let x = 1i;
3767
3768 match x {
3769     1 .. 5 => println!("one through five"),
3770     _ => println!("anything"),
3771 }
3772 ```
3773
3774 Ranges are mostly used with integers and single characters.
3775
3776 If you're matching multiple things, via a `|` or a `..`, you can bind
3777 the value to a name with `@`:
3778
3779 ```{rust}
3780 let x = 1i;
3781
3782 match x {
3783     x @ 1 .. 5 => println!("got {}", x),
3784     _ => println!("anything"),
3785 }
3786 ```
3787
3788 If you're matching on an enum which has variants, you can use `..` to
3789 ignore the value in the variant:
3790
3791 ```{rust}
3792 enum OptionalInt {
3793     Value(int),
3794     Missing,
3795 }
3796
3797 let x = Value(5i);
3798
3799 match x {
3800     Value(..) => println!("Got an int!"),
3801     Missing   => println!("No such luck."),
3802 }
3803 ```
3804
3805 You can introduce **match guards** with `if`:
3806
3807 ```{rust}
3808 enum OptionalInt {
3809     Value(int),
3810     Missing,
3811 }
3812
3813 let x = Value(5i);
3814
3815 match x {
3816     Value(x) if x > 5 => println!("Got an int bigger than five!"),
3817     Value(..) => println!("Got an int!"),
3818     Missing   => println!("No such luck."),
3819 }
3820 ```
3821
3822 If you're matching on a pointer, you can use the same syntax as you declared it
3823 with. First, `&`:
3824
3825 ```{rust}
3826 let x = &5i;
3827
3828 match x {
3829     &x => println!("Got a value: {}", x),
3830 }
3831 ```
3832
3833 Here, the `x` inside the `match` has type `int`. In other words, the left hand
3834 side of the pattern destructures the value. If we have `&5i`, then in `&x`, `x`
3835 would be `5i`.
3836
3837 If you want to get a reference, use the `ref` keyword:
3838
3839 ```{rust}
3840 let x = 5i;
3841
3842 match x {
3843     ref x => println!("Got a reference to {}", x),
3844 }
3845 ```
3846
3847 Here, the `x` inside the `match` has the type `&int`. In other words, the `ref`
3848 keyword _creates_ a reference, for use in the pattern. If you need a mutable
3849 reference, `ref mut` will work in the same way:
3850
3851 ```{rust}
3852 let mut x = 5i;
3853
3854 match x {
3855     ref mut x => println!("Got a mutable reference to {}", x),
3856 }
3857 ```
3858
3859 If you have a struct, you can destructure it inside of a pattern:
3860
3861 ```{rust}
3862 struct Point {
3863     x: int,
3864     y: int,
3865 }
3866
3867 let origin = Point { x: 0i, y: 0i };
3868
3869 match origin {
3870     Point { x: x, y: y } => println!("({},{})", x, y),
3871 }
3872 ```
3873
3874 If we only care about some of the values, we don't have to give them all names:
3875
3876 ```{rust}
3877 struct Point {
3878     x: int,
3879     y: int,
3880 }
3881
3882 let origin = Point { x: 0i, y: 0i };
3883
3884 match origin {
3885     Point { x: x, .. } => println!("x is {}", x),
3886 }
3887 ```
3888
3889 Whew! That's a lot of different ways to match things, and they can all be
3890 mixed and matched, depending on what you're doing:
3891
3892 ```{rust,ignore}
3893 match x {
3894     Foo { x: Some(ref name), y: None } => ...
3895 }
3896 ```
3897
3898 Patterns are very powerful.  Make good use of them.
3899
3900 # Method Syntax
3901
3902 Functions are great, but if you want to call a bunch of them on some data, it
3903 can be awkward. Consider this code:
3904
3905 ```{rust,ignore}
3906 baz(bar(foo(x)));
3907 ```
3908
3909 We would read this left-to right, and so we see 'baz bar foo.' But this isn't the
3910 order that the functions would get called in, that's inside-out: 'foo bar baz.'
3911 Wouldn't it be nice if we could do this instead?
3912
3913 ```{rust,ignore}
3914 x.foo().bar().baz();
3915 ```
3916
3917 Luckily, as you may have guessed with the leading question, you can! Rust provides
3918 the ability to use this **method call syntax** via the `impl` keyword.
3919
3920 Here's how it works:
3921
3922 ```{rust}
3923 struct Circle {
3924     x: f64,
3925     y: f64,
3926     radius: f64,
3927 }
3928
3929 impl Circle {
3930     fn area(&self) -> f64 {
3931         std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
3932     }
3933 }
3934
3935 fn main() {
3936     let c = Circle { x: 0.0, y: 0.0, radius: 2.0 };
3937     println!("{}", c.area());
3938 }
3939 ```
3940
3941 This will print `12.566371`.
3942
3943 We've made a struct that represents a circle. We then write an `impl` block,
3944 and inside it, define a method, `area`. Methods take a  special first
3945 parameter, `&self`. There are three variants: `self`, `&self`, and `&mut self`.
3946 You can think of this first parameter as being the `x` in `x.foo()`. The three
3947 variants correspond to the three kinds of thing `x` could be: `self` if it's
3948 just a value on the stack, `&self` if it's a reference, and `&mut self` if it's
3949 a mutable reference. We should default to using `&self`, as it's the most
3950 common.
3951
3952 Finally, as you may remember, the value of the area of a circle is `Ï€*r²`.
3953 Because we took the `&self` parameter to `area`, we can use it just like any
3954 other parameter. Because we know it's a `Circle`, we can access the `radius`
3955 just like we would with any other struct. An import of Ï€ and some
3956 multiplications later, and we have our area.
3957
3958 You can also define methods that do not take a `self` parameter. Here's a
3959 pattern that's very common in Rust code:
3960
3961 ```{rust}
3962 struct Circle {
3963     x: f64,
3964     y: f64,
3965     radius: f64,
3966 }
3967
3968 impl Circle {
3969     fn new(x: f64, y: f64, radius: f64) -> Circle {
3970         Circle {
3971             x: x,
3972             y: y,
3973             radius: radius,
3974         }
3975     }
3976 }
3977
3978 fn main() {
3979     let c = Circle::new(0.0, 0.0, 2.0);
3980 }
3981 ```
3982
3983 This **static method** builds a new `Circle` for us. Note that static methods
3984 are called with the `Struct::method()` syntax, rather than the `ref.method()`
3985 syntax.
3986
3987 # Closures
3988
3989 So far, we've made lots of functions in Rust. But we've given them all names.
3990 Rust also allows us to create anonymous functions too. Rust's anonymous
3991 functions are called **closure**s. By themselves, closures aren't all that
3992 interesting, but when you combine them with functions that take closures as
3993 arguments, really powerful things are possible.
3994
3995 Let's make a closure:
3996
3997 ```{rust}
3998 let add_one = |x| { 1i + x };
3999
4000 println!("The 5 plus 1 is {}.", add_one(5i));
4001 ```
4002
4003 We create a closure using the `|...| { ... }` syntax, and then we create a
4004 binding so we can use it later. Note that we call the function using the
4005 binding name and two parentheses, just like we would for a named function.
4006
4007 Let's compare syntax. The two are pretty close:
4008
4009 ```{rust}
4010 let add_one = |x: int| -> int { 1i + x };
4011 fn  add_one   (x: int) -> int { 1i + x }
4012 ```
4013
4014 As you may have noticed, closures infer their argument and return types, so you
4015 don't need to declare one. This is different from named functions, which
4016 default to returning unit (`()`).
4017
4018 There's one big difference between a closure and named functions, and it's in
4019 the name: a closure "closes over its environment." What's that mean? It means
4020 this:
4021
4022 ```{rust}
4023 fn main() {
4024     let x = 5i;
4025
4026     let printer = || { println!("x is: {}", x); };
4027
4028     printer(); // prints "x is: 5"
4029 }
4030 ```
4031
4032 The `||` syntax means this is an anonymous closure that takes no arguments.
4033 Without it, we'd just have a block of code in `{}`s.
4034
4035 In other words, a closure has access to variables in the scope that it's
4036 defined. The closure borrows any variables that it uses. This will error:
4037
4038 ```{rust,ignore}
4039 fn main() {
4040     let mut x = 5i;
4041
4042     let printer = || { println!("x is: {}", x); };
4043
4044     x = 6i; // error: cannot assign to `x` because it is borrowed
4045 }
4046 ```
4047
4048 ## Procs
4049
4050 Rust has a second type of closure, called a **proc**. Procs are created
4051 with the `proc` keyword:
4052
4053 ```{rust}
4054 let x = 5i;
4055
4056 let p = proc() { x * x };
4057 println!("{}", p()); // prints 25
4058 ```
4059
4060 Procs have a big difference from closures: they may only be called once. This
4061 will error when we try to compile:
4062
4063 ```{rust,ignore}
4064 let x = 5i;
4065
4066 let p = proc() { x * x };
4067 println!("{}", p());
4068 println!("{}", p()); // error: use of moved value `p`
4069 ```
4070
4071 This restriction is important. Procs are allowed to consume values that they
4072 capture, and thus have to be restricted to being called once for soundness
4073 reasons: any value consumed would be invalid on a second call.
4074
4075 Procs are most useful with Rust's concurrency features, and so we'll just leave
4076 it at this for now. We'll talk about them more in the "Tasks" section of the
4077 guide.
4078
4079 ## Accepting closures as arguments
4080
4081 Closures are most useful as an argument to another function. Here's an example:
4082
4083 ```{rust}
4084 fn twice(x: int, f: |int| -> int) -> int {
4085     f(x) + f(x)
4086 }
4087
4088 fn main() {
4089     let square = |x: int| { x * x };
4090
4091     twice(5i, square); // evaluates to 50
4092 }
4093 ```
4094
4095 Let's break example down, starting with `main`:
4096
4097 ```{rust}
4098 let square = |x: int| { x * x };
4099 ```
4100
4101 We've seen this before. We make a closure that takes an integer, and returns
4102 its square.
4103
4104 ```{rust,ignore}
4105 twice(5i, square); // evaluates to 50
4106 ```
4107
4108 This line is more interesting. Here, we call our function, `twice`, and we pass
4109 it two arguments: an integer, `5`, and our closure, `square`. This is just like
4110 passing any other two variable bindings to a function, but if you've never
4111 worked with closures before, it can seem a little complex. Just think: "I'm
4112 passing two variables, one is an int, and one is a function."
4113
4114 Next, let's look at how `twice` is defined:
4115
4116 ```{rust,ignore}
4117 fn twice(x: int, f: |int| -> int) -> int {
4118 ```
4119
4120 `twice` takes two arguments, `x` and `f`. That's why we called it with two
4121 arguments. `x` is an `int`, we've done that a ton of times. `f` is a function,
4122 though, and that function takes an `int` and returns an `int`. Notice
4123 how the `|int| -> int` syntax looks a lot like our definition of `square`
4124 above, if we added the return type in:
4125
4126 ```{rust}
4127 let square = |x: int| -> int { x * x };
4128 //           |int|    -> int
4129 ```
4130
4131 This function takes an `int` and returns an `int`.
4132
4133 This is the most complicated function signature we've seen yet! Give it a read
4134 a few times until you can see how it works. It takes a teeny bit of practice, and
4135 then it's easy.
4136
4137 Finally, `twice` returns an `int` as well.
4138
4139 Okay, let's look at the body of `twice`:
4140
4141 ```{rust}
4142 fn twice(x: int, f: |int| -> int) -> int {
4143   f(x) + f(x)
4144 }
4145 ```
4146
4147 Since our closure is named `f`, we can call it just like we called our closures
4148 before. And we pass in our `x` argument to each one. Hence 'twice.'
4149
4150 If you do the math, `(5 * 5) + (5 * 5) == 50`, so that's the output we get.
4151
4152 Play around with this concept until you're comfortable with it. Rust's standard
4153 library uses lots of closures, where appropriate, so you'll be using
4154 this technique a lot.
4155
4156 If we didn't want to give `square` a name, we could also just define it inline.
4157 This example is the same as the previous one:
4158
4159 ```{rust}
4160 fn twice(x: int, f: |int| -> int) -> int {
4161     f(x) + f(x)
4162 }
4163
4164 fn main() {
4165     twice(5i, |x: int| { x * x }); // evaluates to 50
4166 }
4167 ```
4168
4169 A named function's name can be used wherever you'd use a closure. Another
4170 way of writing the previous example:
4171
4172 ```{rust}
4173 fn twice(x: int, f: |int| -> int) -> int {
4174     f(x) + f(x)
4175 }
4176
4177 fn square(x: int) -> int { x * x }
4178
4179 fn main() {
4180     twice(5i, square); // evaluates to 50
4181 }
4182 ```
4183
4184 Doing this is not particularly common, but every once in a while, it's useful.
4185
4186 That's all you need to get the hang of closures! Closures are a little bit
4187 strange at first, but once you're used to using them, you'll miss them in any
4188 language that doesn't have them. Passing functions to other functions is
4189 incredibly powerful. Next, let's look at one of those things: iterators.
4190
4191 # Iterators
4192
4193 Let's talk about loops.
4194
4195 Remember Rust's `for` loop? Here's an example:
4196
4197 ```{rust}
4198 for x in range(0i, 10i) {
4199     println!("{:d}", x);
4200 }
4201 ```
4202
4203 Now that you know more Rust, we can talk in detail about how this works. The
4204 `range` function returns an **iterator**. An iterator is something that we can
4205 call the `.next()` method on repeatedly, and it gives us a sequence of things.
4206
4207 Like this:
4208
4209 ```{rust}
4210 let mut range = range(0i, 10i);
4211
4212 loop {
4213     match range.next() {
4214         Some(x) => {
4215             println!("{}", x);
4216         }
4217         None => { break }
4218     }
4219 }
4220 ```
4221
4222 We make a mutable binding to the return value of `range`, which is our iterator.
4223 We then `loop`, with an inner `match`. This `match` is used on the result of
4224 `range.next()`, which gives us a reference to the next value of the iterator.
4225 `next` returns an `Option<int>`, in this case, which will be `Some(int)` when
4226 we have a value and `None` once we run out. If we get `Some(int)`, we print it
4227 out, and if we get `None`, we `break` out of the loop.
4228
4229 This code sample is basically the same as our `for` loop version. The `for`
4230 loop is just a handy way to write this `loop`/`match`/`break` construct.
4231
4232 `for` loops aren't the only thing that uses iterators, however. Writing your
4233 own iterator involves implementing the `Iterator` trait. While doing that is
4234 outside of the scope of this guide, Rust provides a number of useful iterators
4235 to accomplish various tasks. Before we talk about those, we should talk about a
4236 Rust anti-pattern. And that's `range`.
4237
4238 Yes, we just talked about how `range` is cool. But `range` is also very
4239 primitive. For example, if you needed to iterate over the contents of
4240 a vector, you may be tempted to write this:
4241
4242 ```{rust}
4243 let nums = vec![1i, 2i, 3i];
4244
4245 for i in range(0u, nums.len()) {
4246     println!("{}", nums[i]);
4247 }
4248 ```
4249
4250 This is strictly worse than using an actual iterator. The `.iter()` method on
4251 vectors returns an iterator which iterates through a reference to each element
4252 of the vector in turn. So write this:
4253
4254 ```{rust}
4255 let nums = vec![1i, 2i, 3i];
4256
4257 for num in nums.iter() {
4258     println!("{}", num);
4259 }
4260 ```
4261
4262 There are two reasons for this. First, this more directly expresses what we
4263 mean. We iterate through the entire vector, rather than iterating through
4264 indexes, and then indexing the vector. Second, this version is more efficient:
4265 the first version will have extra bounds checking because it used indexing,
4266 `nums[i]`. But since we yield a reference to each element of the vector in turn
4267 with the iterator, there's no bounds checking in the second example. This is
4268 very common with iterators: we can ignore unnecessary bounds checks, but still
4269 know that we're safe.
4270
4271 There's another detail here that's not 100% clear because of how `println!`
4272 works. `num` is actually of type `&int`. That is, it's a reference to an `int`,
4273 not an `int` itself. `println!` handles the dereferencing for us, so we don't
4274 see it. This code works fine too:
4275
4276 ```{rust}
4277 let nums = vec![1i, 2i, 3i];
4278
4279 for num in nums.iter() {
4280     println!("{}", *num);
4281 }
4282 ```
4283
4284 Now we're explicitly dereferencing `num`. Why does `iter()` give us references?
4285 Well, if it gave us the data itself, we would have to be its owner, which would
4286 involve making a copy of the data and giving us the copy. With references,
4287 we're just borrowing a reference to the data, and so it's just passing
4288 a reference, without needing to do the copy.
4289
4290 So, now that we've established that `range` is often not what you want, let's
4291 talk about what you do want instead.
4292
4293 There are three broad classes of things that are relevant here: iterators,
4294 **iterator adapters**, and **consumers**. Here's some definitions:
4295
4296 * 'iterators' give you a sequence of values.
4297 * 'iterator adapters' operate on an iterator, producing a new iterator with a
4298   different output sequence.
4299 * 'consumers' operate on an iterator, producing some final set of values.
4300
4301 Let's talk about consumers first, since you've already seen an iterator,
4302 `range`.
4303
4304 ## Consumers
4305
4306 A 'consumer' operates on an iterator, returning some kind of value or values.
4307 The most common consumer is `collect()`. This code doesn't quite compile,
4308 but it shows the intention:
4309
4310 ```{rust,ignore}
4311 let one_to_one_hundred = range(0i, 100i).collect();
4312 ```
4313
4314 As you can see, we call `collect()` on our iterator. `collect()` takes
4315 as many values as the iterator will give it, and returns a collection
4316 of the results. So why won't this compile? Rust can't determine what
4317 type of things you want to collect, and so you need to let it know.
4318 Here's the version that does compile:
4319
4320 ```{rust}
4321 let one_to_one_hundred = range(0i, 100i).collect::<Vec<int>>();
4322 ```
4323
4324 If you remember, the `::<>` syntax allows us to give a type hint,
4325 and so we tell it that we want a vector of integers.
4326
4327 `collect()` is the most common consumer, but there are others too. `find()`
4328 is one:
4329
4330 ```{rust}
4331 let one_to_one_hundred = range(0i, 100i);
4332
4333 let greater_than_forty_two = range(0i, 100i)
4334                              .find(|x| *x >= 42);
4335
4336 match greater_than_forty_two {
4337     Some(_) => println!("We got some numbers!"),
4338     None    => println!("No numbers found :("),
4339 }
4340 ```
4341
4342 `find` takes a closure, and works on a reference to each element of an
4343 iterator. This closure returns `true` if the element is the element we're
4344 looking for, and `false` otherwise. Because we might not find a matching
4345 element, `find` returns an `Option` rather than the element itself.
4346
4347 Another important consumer is `fold`. Here's what it looks like:
4348
4349 ```{rust}
4350 let sum = range(1i, 100i)
4351               .fold(0i, |sum, x| sum + x);
4352 ```
4353
4354 `fold()` is a consumer that looks like this:
4355 `fold(base, |accumulator, element| ...)`. It takes two arguments: the first
4356 is an element called the "base". The second is a closure that itself takes two
4357 arguments: the first is called the "accumulator," and the second is an
4358 "element." Upon each iteration, the closure is called, and the result is the
4359 value of the accumulator on the next iteration. On the first iteration, the
4360 base is the value of the accumulator.
4361
4362 Okay, that's a bit confusing. Let's examine the values of all of these things
4363 in this iterator:
4364
4365 | base | accumulator | element | closure result |
4366 |------|-------------|---------|----------------|
4367 | 0i   | 0i          | 1i      | 1i             |
4368 | 0i   | 1i          | 2i      | 3i             |
4369 | 0i   | 3i          | 3i      | 6i             |
4370
4371 We called `fold()` with these arguments:
4372
4373 ```{rust}
4374 # range(1i, 5i)
4375 .fold(0i, |sum, x| sum + x);
4376 ```
4377
4378 So, `0i` is our base, `sum` is our accumulator, and `x` is our element.  On the
4379 first iteration, we set `sum` to `0i`, and `x` is the first element of `nums`,
4380 `1i`. We then add `sum` and `x`, which gives us `0i + 1i = 1i`. On the second
4381 iteration, that value becomes our accumulator, `sum`, and the element is
4382 the second element of the array, `2i`. `1i + 2i = 3i`, and so that becomes
4383 the value of the accumulator for the last iteration. On that iteration,
4384 `x` is the last element, `3i`, and `3i + 3i = 6i`, which is our final
4385 result for our sum. `1 + 2 + 3 = 6`, and that's the result we got.
4386
4387 Whew. `fold` can be a bit strange the first few times you see it, but once it
4388 clicks, you can use it all over the place. Any time you have a list of things,
4389 and you want a single result, `fold` is appropriate.
4390
4391 Consumers are important due to one additional property of iterators we haven't
4392 talked about yet: laziness. Let's talk some more about iterators, and you'll
4393 see why consumers matter.
4394
4395 ## Iterators
4396
4397 As we've said before, an iterator is something that we can call the `.next()`
4398 method on repeatedly, and it gives us a sequence of things. Because you need
4399 to call the method, this means that iterators are **lazy**. This code, for
4400 example, does not actually generate the numbers `1-100`, and just creates a
4401 value that represents the sequence:
4402
4403 ```{rust}
4404 let nums = range(1i, 100i);
4405 ```
4406
4407 Since we didn't do anything with the range, it didn't generate the sequence.
4408 Once we add the consumer:
4409
4410 ```{rust}
4411 let nums = range(1i, 100i).collect::<Vec<int>>();
4412 ```
4413
4414 Now, `collect()` will require that `range()` give it some numbers, and so
4415 it will do the work of generating the sequence.
4416
4417 `range` is one of two basic iterators that you'll see. The other is `iter()`,
4418 which you've used before. `iter()` can turn a vector into a simple iterator
4419 that gives you each element in turn:
4420
4421 ```{rust}
4422 let nums = [1i, 2i, 3i];
4423
4424 for num in nums.iter() {
4425    println!("{}", num);
4426 }
4427 ```
4428
4429 These two basic iterators should serve you well. There are some more
4430 advanced iterators, including ones that are infinite. Like `count`:
4431
4432 ```{rust}
4433 std::iter::count(1i, 5i);
4434 ```
4435
4436 This iterator counts up from one, adding five each time. It will give
4437 you a new integer every time, forever. Well, technically, until the
4438 maximum number that an `int` can represent. But since iterators are lazy,
4439 that's okay! You probably don't want to use `collect()` on it, though...
4440
4441 That's enough about iterators. Iterator adapters are the last concept
4442 we need to talk about with regards to iterators. Let's get to it!
4443
4444 ## Iterator adapters
4445
4446 "Iterator adapters" take an iterator and modify it somehow, producing
4447 a new iterator. The simplest one is called `map`:
4448
4449 ```{rust,ignore}
4450 range(1i, 100i).map(|x| x + 1i);
4451 ```
4452
4453 `map` is called upon another iterator, and produces a new iterator where each
4454 element reference has the closure it's been given as an argument called on it.
4455 So this would give us the numbers from `2-101`. Well, almost! If you
4456 compile the example, you'll get a warning:
4457
4458 ```{notrust,ignore}
4459 2:37 warning: unused result which must be used: iterator adaptors are lazy and
4460               do nothing unless consumed, #[warn(unused_must_use)] on by default
4461  range(1i, 100i).map(|x| x + 1i);
4462  ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
4463 ```
4464
4465 Laziness strikes again! That closure will never execute. This example
4466 doesn't print any numbers:
4467
4468 ```{rust,ignore}
4469 range(1i, 100i).map(|x| println!("{}", x));
4470 ```
4471
4472 If you are trying to execute a closure on an iterator for its side effects,
4473 just use `for` instead.
4474
4475 There are tons of interesting iterator adapters. `take(n)` will get the
4476 first `n` items out of an iterator, and return them as a list. Let's
4477 try it out with our infinite iterator from before, `count()`:
4478
4479 ```{rust}
4480 for i in std::iter::count(1i, 5i).take(5) {
4481     println!("{}", i);
4482 }
4483 ```
4484
4485 This will print
4486
4487 ```{notrust,ignore}
4488 1
4489 6
4490 11
4491 16
4492 21
4493 ```
4494
4495 `filter()` is an adapter that takes a closure as an argument. This closure
4496 returns `true` or `false`. The new iterator `filter()` produces returns
4497 only the elements that that closure returned `true` for:
4498
4499 ```{rust}
4500 for i in range(1i, 100i).filter(|x| x % 2 == 0) {
4501     println!("{}", i);
4502 }
4503 ```
4504
4505 This will print all of the even numbers between one and a hundred.
4506
4507 You can chain all three things together: start with an iterator, adapt it
4508 a few times, and then consume the result. Check it out:
4509
4510 ```{rust}
4511 range(1i, 1000i)
4512     .filter(|x| x % 2 == 0)
4513     .filter(|x| x % 3 == 0)
4514     .take(5)
4515     .collect::<Vec<int>>();
4516 ```
4517
4518 This will give you a vector containing `6`, `12`, `18`, `24`, and `30`.
4519
4520 This is just a small taste of what iterators, iterator adapters, and consumers
4521 can help you with. There are a number of really useful iterators, and you can
4522 write your own as well. Iterators provide a safe, efficient way to manipulate
4523 all kinds of lists. They're a little unusual at first, but if you play with
4524 them, you'll get hooked. For a full list of the different iterators and
4525 consumers, check out the [iterator module documentation](std/iter/index.html).
4526
4527 # Generics
4528
4529 Sometimes, when writing a function or data type, we may want it to work for
4530 multiple types of arguments. For example, remember our `OptionalInt` type?
4531
4532 ```{rust}
4533 enum OptionalInt {
4534     Value(int),
4535     Missing,
4536 }
4537 ```
4538
4539 If we wanted to also have an `OptionalFloat64`, we would need a new enum:
4540
4541 ```{rust}
4542 enum OptionalFloat64 {
4543     Valuef64(f64),
4544     Missingf64,
4545 }
4546 ```
4547
4548 This is really unfortunate. Luckily, Rust has a feature that gives us a better
4549 way: generics. Generics are called **parametric polymorphism** in type theory,
4550 which means that they are types or functions that have multiple forms ("poly"
4551 is multiple, "morph" is form) over a given parameter ("parametric").
4552
4553 Anyway, enough with type theory declarations, let's check out the generic form
4554 of `OptionalInt`. It is actually provided by Rust itself, and looks like this:
4555
4556 ```rust
4557 enum Option<T> {
4558     Some(T),
4559     None,
4560 }
4561 ```
4562
4563 The `<T>` part, which you've seen a few times before, indicates that this is
4564 a generic data type. Inside the declaration of our enum, wherever we see a `T`,
4565 we substitute that type for the same type used in the generic. Here's an
4566 example of using `Option<T>`, with some extra type annotations:
4567
4568 ```{rust}
4569 let x: Option<int> = Some(5i);
4570 ```
4571
4572 In the type declaration, we say `Option<int>`. Note how similar this looks to
4573 `Option<T>`. So, in this particular `Option`, `T` has the value of `int`. On
4574 the right hand side of the binding, we do make a `Some(T)`, where `T` is `5i`.
4575 Since that's an `int`, the two sides match, and Rust is happy. If they didn't
4576 match, we'd get an error:
4577
4578 ```{rust,ignore}
4579 let x: Option<f64> = Some(5i);
4580 // error: mismatched types: expected `core::option::Option<f64>`
4581 // but found `core::option::Option<int>` (expected f64 but found int)
4582 ```
4583
4584 That doesn't mean we can't make `Option<T>`s that hold an `f64`! They just have to
4585 match up:
4586
4587 ```{rust}
4588 let x: Option<int> = Some(5i);
4589 let y: Option<f64> = Some(5.0f64);
4590 ```
4591
4592 This is just fine. One definition, multiple uses.
4593
4594 Generics don't have to only be generic over one type. Consider Rust's built-in
4595 `Result<T, E>` type:
4596
4597 ```{rust}
4598 enum Result<T, E> {
4599     Ok(T),
4600     Err(E),
4601 }
4602 ```
4603
4604 This type is generic over _two_ types: `T` and `E`. By the way, the capital letters
4605 can be any letter you'd like. We could define `Result<T, E>` as:
4606
4607 ```{rust}
4608 enum Result<H, N> {
4609     Ok(H),
4610     Err(N),
4611 }
4612 ```
4613
4614 if we wanted to. Convention says that the first generic parameter should be
4615 `T`, for 'type,' and that we use `E` for 'error.' Rust doesn't care, however.
4616
4617 The `Result<T, E>` type is intended to
4618 be used to return the result of a computation, and to have the ability to
4619 return an error if it didn't work out. Here's an example:
4620
4621 ```{rust}
4622 let x: Result<f64, String> = Ok(2.3f64);
4623 let y: Result<f64, String> = Err("There was an error.".to_string());
4624 ```
4625
4626 This particular Result will return an `f64` if there's a success, and a
4627 `String` if there's a failure. Let's write a function that uses `Result<T, E>`:
4628
4629 ```{rust}
4630 fn inverse(x: f64) -> Result<f64, String> {
4631     if x == 0.0f64 { return Err("x cannot be zero!".to_string()); }
4632
4633     Ok(1.0f64 / x)
4634 }
4635 ```
4636
4637 We don't want to take the inverse of zero, so we check to make sure that we
4638 weren't passed zero. If we were, then we return an `Err`, with a message. If
4639 it's okay, we return an `Ok`, with the answer.
4640
4641 Why does this matter? Well, remember how `match` does exhaustive matches?
4642 Here's how this function gets used:
4643
4644 ```{rust}
4645 # fn inverse(x: f64) -> Result<f64, String> {
4646 #     if x == 0.0f64 { return Err("x cannot be zero!".to_string()); }
4647 #     Ok(1.0f64 / x)
4648 # }
4649 let x = inverse(25.0f64);
4650
4651 match x {
4652     Ok(x) => println!("The inverse of 25 is {}", x),
4653     Err(msg) => println!("Error: {}", msg),
4654 }
4655 ```
4656
4657 The `match` enforces that we handle the `Err` case. In addition, because the
4658 answer is wrapped up in an `Ok`, we can't just use the result without doing
4659 the match:
4660
4661 ```{rust,ignore}
4662 let x = inverse(25.0f64);
4663 println!("{}", x + 2.0f64); // error: binary operation `+` cannot be applied
4664            // to type `core::result::Result<f64,collections::string::String>`
4665 ```
4666
4667 This function is great, but there's one other problem: it only works for 64 bit
4668 floating point values. What if we wanted to handle 32 bit floating point as
4669 well? We'd have to write this:
4670
4671 ```{rust}
4672 fn inverse32(x: f32) -> Result<f32, String> {
4673     if x == 0.0f32 { return Err("x cannot be zero!".to_string()); }
4674
4675     Ok(1.0f32 / x)
4676 }
4677 ```
4678
4679 Bummer. What we need is a **generic function**. Luckily, we can write one!
4680 However, it won't _quite_ work yet. Before we get into that, let's talk syntax.
4681 A generic version of `inverse` would look something like this:
4682
4683 ```{rust,ignore}
4684 fn inverse<T>(x: T) -> Result<T, String> {
4685     if x == 0.0 { return Err("x cannot be zero!".to_string()); }
4686
4687     Ok(1.0 / x)
4688 }
4689 ```
4690
4691 Just like how we had `Option<T>`, we use a similar syntax for `inverse<T>`.
4692 We can then use `T` inside the rest of the signature: `x` has type `T`, and half
4693 of the `Result` has type `T`. However, if we try to compile that example, we'll get
4694 an error:
4695
4696 ```{notrust,ignore}
4697 error: binary operation `==` cannot be applied to type `T`
4698 ```
4699
4700 Because `T` can be _any_ type, it may be a type that doesn't implement `==`,
4701 and therefore, the first line would be wrong. What do we do?
4702
4703 To fix this example, we need to learn about another Rust feature: traits.
4704
4705 # Traits
4706
4707 Do you remember the `impl` keyword, used to call a function with method
4708 syntax?
4709
4710 ```{rust}
4711 struct Circle {
4712     x: f64,
4713     y: f64,
4714     radius: f64,
4715 }
4716
4717 impl Circle {
4718     fn area(&self) -> f64 {
4719         std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
4720     }
4721 }
4722 ```
4723
4724 Traits are similar, except that we define a trait with just the method
4725 signature, then implement the trait for that struct. Like this:
4726
4727 ```{rust}
4728 struct Circle {
4729     x: f64,
4730     y: f64,
4731     radius: f64,
4732 }
4733
4734 trait HasArea {
4735     fn area(&self) -> f64;
4736 }
4737
4738 impl HasArea for Circle {
4739     fn area(&self) -> f64 {
4740         std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
4741     }
4742 }
4743 ```
4744
4745 As you can see, the `trait` block looks very similar to the `impl` block,
4746 but we don't define a body, just a type signature. When we `impl` a trait,
4747 we use `impl Trait for Item`, rather than just `impl Item`.
4748
4749 So what's the big deal? Remember the error we were getting with our generic
4750 `inverse` function?
4751
4752 ```{notrust,ignore}
4753 error: binary operation `==` cannot be applied to type `T`
4754 ```
4755
4756 We can use traits to constrain our generics. Consider this function, which
4757 does not compile, and gives us a similar error:
4758
4759 ```{rust,ignore}
4760 fn print_area<T>(shape: T) {
4761     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
4762 }
4763 ```
4764
4765 Rust complains:
4766
4767 ```{notrust,ignore}
4768 error: type `T` does not implement any method in scope named `area`
4769 ```
4770
4771 Because `T` can be any type, we can't be sure that it implements the `area`
4772 method. But we can add a **trait constraint** to our generic `T`, ensuring
4773 that it does:
4774
4775 ```{rust}
4776 # trait HasArea {
4777 #     fn area(&self) -> f64;
4778 # }
4779 fn print_area<T: HasArea>(shape: T) {
4780     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
4781 }
4782 ```
4783
4784 The syntax `<T: HasArea>` means `any type that implements the HasArea trait`.
4785 Because traits define function type signatures, we can be sure that any type
4786 which implements `HasArea` will have an `.area()` method.
4787
4788 Here's an extended example of how this works:
4789
4790 ```{rust}
4791 trait HasArea {
4792     fn area(&self) -> f64;
4793 }
4794
4795 struct Circle {
4796     x: f64,
4797     y: f64,
4798     radius: f64,
4799 }
4800
4801 impl HasArea for Circle {
4802     fn area(&self) -> f64 {
4803         std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
4804     }
4805 }
4806
4807 struct Square {
4808     x: f64,
4809     y: f64,
4810     side: f64,
4811 }
4812
4813 impl HasArea for Square {
4814     fn area(&self) -> f64 {
4815         self.side * self.side
4816     }
4817 }
4818
4819 fn print_area<T: HasArea>(shape: T) {
4820     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
4821 }
4822
4823 fn main() {
4824     let c = Circle {
4825         x: 0.0f64,
4826         y: 0.0f64,
4827         radius: 1.0f64,
4828     };
4829
4830     let s = Square {
4831         x: 0.0f64,
4832         y: 0.0f64,
4833         side: 1.0f64,
4834     };
4835
4836     print_area(c);
4837     print_area(s);
4838 }
4839 ```
4840
4841 This program outputs:
4842
4843 ```{notrust,ignore}
4844 This shape has an area of 3.141593
4845 This shape has an area of 1
4846 ```
4847
4848 As you can see, `print_area` is now generic, but also ensures that we
4849 have passed in the correct types. If we pass in an incorrect type:
4850
4851 ```{rust,ignore}
4852 print_area(5i);
4853 ```
4854
4855 We get a compile-time error:
4856
4857 ```{notrust,ignore}
4858 error: failed to find an implementation of trait main::HasArea for int
4859 ```
4860
4861 So far, we've only added trait implementations to structs, but you can
4862 implement a trait for any type. So technically, we _could_ implement
4863 `HasArea` for `int`:
4864
4865 ```{rust}
4866 trait HasArea {
4867     fn area(&self) -> f64;
4868 }
4869
4870 impl HasArea for int {
4871     fn area(&self) -> f64 {
4872         println!("this is silly");
4873
4874         *self as f64
4875     }
4876 }
4877
4878 5i.area();
4879 ```
4880
4881 It is considered poor style to implement methods on such primitive types, even
4882 though it is possible.
4883
4884 This may seem like the Wild West, but there are two other restrictions around
4885 implementing traits that prevent this from getting out of hand. First, traits
4886 must be `use`d in any scope where you wish to use the trait's method. So for
4887 example, this does not work:
4888
4889 ```{rust,ignore}
4890 mod shapes {
4891     use std::f64::consts;
4892
4893     trait HasArea {
4894         fn area(&self) -> f64;
4895     }
4896
4897     struct Circle {
4898         x: f64,
4899         y: f64,
4900         radius: f64,
4901     }
4902
4903     impl HasArea for Circle {
4904         fn area(&self) -> f64 {
4905             consts::PI * (self.radius * self.radius)
4906         }
4907     }
4908 }
4909
4910 fn main() {
4911     let c = shapes::Circle {
4912         x: 0.0f64,
4913         y: 0.0f64,
4914         radius: 1.0f64,
4915     };
4916
4917     println!("{}", c.area());
4918 }
4919 ```
4920
4921 Now that we've moved the structs and traits into their own module, we get an
4922 error:
4923
4924 ```{notrust,ignore}
4925 error: type `shapes::Circle` does not implement any method in scope named `area`
4926 ```
4927
4928 If we add a `use` line right above `main` and make the right things public,
4929 everything is fine:
4930
4931 ```{rust}
4932 use shapes::HasArea;
4933
4934 mod shapes {
4935     use std::f64::consts;
4936
4937     pub trait HasArea {
4938         fn area(&self) -> f64;
4939     }
4940
4941     pub struct Circle {
4942         pub x: f64,
4943         pub y: f64,
4944         pub radius: f64,
4945     }
4946
4947     impl HasArea for Circle {
4948         fn area(&self) -> f64 {
4949             consts::PI * (self.radius * self.radius)
4950         }
4951     }
4952 }
4953
4954
4955 fn main() {
4956     let c = shapes::Circle {
4957         x: 0.0f64,
4958         y: 0.0f64,
4959         radius: 1.0f64,
4960     };
4961
4962     println!("{}", c.area());
4963 }
4964 ```
4965
4966 This means that even if someone does something bad like add methods to `int`,
4967 it won't affect you, unless you `use` that trait.
4968
4969 There's one more restriction on implementing traits. Either the trait or the
4970 type you're writing the `impl` for must be inside your crate. So, we could
4971 implement the `HasArea` type for `int`, because `HasArea` is in our crate.  But
4972 if we tried to implement `Float`, a trait provided by Rust, for `int`, we could
4973 not, because both the trait and the type aren't in our crate.
4974
4975 One last thing about traits: generic functions with a trait bound use
4976 **monomorphization** ("mono": one, "morph": form), so they are statically
4977 dispatched. What's that mean? Well, let's take a look at `print_area` again:
4978
4979 ```{rust,ignore}
4980 fn print_area<T: HasArea>(shape: T) {
4981     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
4982 }
4983
4984 fn main() {
4985     let c = Circle { ... };
4986
4987     let s = Square { ... };
4988
4989     print_area(c);
4990     print_area(s);
4991 }
4992 ```
4993
4994 When we use this trait with `Circle` and `Square`, Rust ends up generating
4995 two different functions with the concrete type, and replacing the call sites with
4996 calls to the concrete implementations. In other words, you get something like
4997 this:
4998
4999 ```{rust,ignore}
5000 fn __print_area_circle(shape: Circle) {
5001     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
5002 }
5003
5004 fn __print_area_square(shape: Square) {
5005     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
5006 }
5007
5008 fn main() {
5009     let c = Circle { ... };
5010
5011     let s = Square { ... };
5012
5013     __print_area_circle(c);
5014     __print_area_square(s);
5015 }
5016 ```
5017
5018 The names don't actually change to this, it's just for illustration. But
5019 as you can see, there's no overhead of deciding which version to call here,
5020 hence 'statically dispatched.' The downside is that we have two copies of
5021 the same function, so our binary is a little bit larger.
5022
5023 # Tasks
5024
5025 Concurrency and parallelism are topics that are of increasing interest to a
5026 broad subsection of software developers. Modern computers are often multi-core,
5027 to the point that even embedded devices like cell phones have more than one
5028 processor. Rust's semantics lend themselves very nicely to solving a number of
5029 issues that programmers have with concurrency. Many concurrency errors that are
5030 runtime errors in other languages are compile-time errors in Rust.
5031
5032 Rust's concurrency primitive is called a **task**. Tasks are lightweight, and
5033 do not share memory in an unsafe manner, preferring message passing to
5034 communicate.  It's worth noting that tasks are implemented as a library, and
5035 not part of the language.  This means that in the future, other concurrency
5036 libraries can be written for Rust to help in specific scenarios.  Here's an
5037 example of creating a task:
5038
5039 ```{rust}
5040 spawn(proc() {
5041     println!("Hello from a task!");
5042 });
5043 ```
5044
5045 The `spawn` function takes a proc as an argument, and runs that proc in a new
5046 task. A proc takes ownership of its entire environment, and so any variables
5047 that you use inside the proc will not be usable afterward:
5048
5049 ```{rust,ignore}
5050 let mut x = vec![1i, 2i, 3i];
5051
5052 spawn(proc() {
5053     println!("The value of x[0] is: {}", x[0]);
5054 });
5055
5056 println!("The value of x[0] is: {}", x[0]); // error: use of moved value: `x`
5057 ```
5058
5059 `x` is now owned by the proc, and so we can't use it anymore. Many other
5060 languages would let us do this, but it's not safe to do so. Rust's type system
5061 catches the error.
5062
5063 If tasks were only able to capture these values, they wouldn't be very useful.
5064 Luckily, tasks can communicate with each other through **channel**s. Channels
5065 work like this:
5066
5067 ```{rust}
5068 let (tx, rx) = channel();
5069
5070 spawn(proc() {
5071     tx.send("Hello from a task!".to_string());
5072 });
5073
5074 let message = rx.recv();
5075 println!("{}", message);
5076 ```
5077
5078 The `channel()` function returns two endpoints: a `Receiver<T>` and a
5079 `Sender<T>`. You can use the `.send()` method on the `Sender<T>` end, and
5080 receive the message on the `Receiver<T>` side with the `recv()` method.  This
5081 method blocks until it gets a message. There's a similar method, `.try_recv()`,
5082 which returns an `Option<T>` and does not block.
5083
5084 If you want to send messages to the task as well, create two channels!
5085
5086 ```{rust}
5087 let (tx1, rx1) = channel();
5088 let (tx2, rx2) = channel();
5089
5090 spawn(proc() {
5091     tx1.send("Hello from a task!".to_string());
5092     let message = rx2.recv();
5093     println!("{}", message);
5094 });
5095
5096 let message = rx1.recv();
5097 println!("{}", message);
5098
5099 tx2.send("Goodbye from main!".to_string());
5100 ```
5101
5102 The proc has one sending end and one receiving end, and the main task has one
5103 of each as well. Now they can talk back and forth in whatever way they wish.
5104
5105 Notice as well that because `Sender` and `Receiver` are generic, while you can
5106 pass any kind of information through the channel, the ends are strongly typed.
5107 If you try to pass a string, and then an integer, Rust will complain.
5108
5109 ## Futures
5110
5111 With these basic primitives, many different concurrency patterns can be
5112 developed. Rust includes some of these types in its standard library. For
5113 example, if you wish to compute some value in the background, `Future` is
5114 a useful thing to use:
5115
5116 ```{rust}
5117 use std::sync::Future;
5118
5119 let mut delayed_value = Future::spawn(proc() {
5120     // just return anything for examples' sake
5121
5122     12345i
5123 });
5124 println!("value = {}", delayed_value.get());
5125 ```
5126
5127 Calling `Future::spawn` works just like `spawn()`: it takes a proc. In this
5128 case, though, you don't need to mess with the channel: just have the proc
5129 return the value.
5130
5131 `Future::spawn` will return a value which we can bind with `let`. It needs
5132 to be mutable, because once the value is computed, it saves a copy of the
5133 value, and if it were immutable, it couldn't update itself.
5134
5135 The proc will go on processing in the background, and when we need the final
5136 value, we can call `get()` on it. This will block until the result is done,
5137 but if it's finished computing in the background, we'll just get the value
5138 immediately.
5139
5140 ## Success and failure
5141
5142 Tasks don't always succeed, they can also fail. A task that wishes to fail
5143 can call the `fail!` macro, passing a message:
5144
5145 ```{rust}
5146 spawn(proc() {
5147     fail!("Nope.");
5148 });
5149 ```
5150
5151 If a task fails, it is not possible for it to recover. However, it can
5152 notify other tasks that it has failed. We can do this with `task::try`:
5153
5154 ```{rust}
5155 use std::task;
5156 use std::rand;
5157
5158 let result = task::try(proc() {
5159     if rand::random() {
5160         println!("OK");
5161     } else {
5162         fail!("oops!");
5163     }
5164 });
5165 ```
5166
5167 This task will randomly fail or succeed. `task::try` returns a `Result`
5168 type, so we can handle the response like any other computation that may
5169 fail.
5170
5171 # Macros
5172
5173 One of Rust's most advanced features is its system of **macro**s. While
5174 functions allow you to provide abstractions over values and operations, macros
5175 allow you to provide abstractions over syntax. Do you wish Rust had the ability
5176 to do something that it can't currently do? You may be able to write a macro
5177 to extend Rust's capabilities.
5178
5179 You've already used one macro extensively: `println!`. When we invoke
5180 a Rust macro, we need to use the exclamation mark (`!`). There's two reasons
5181 that this is true: the first is that it makes it clear when you're using a
5182 macro. The second is that macros allow for flexible syntax, and so Rust must
5183 be able to tell where a macro starts and ends. The `!(...)` helps with this.
5184
5185 Let's talk some more about `println!`. We could have implemented `println!` as
5186 a function, but it would be worse. Why? Well, what macros allow you to do
5187 is write code that generates more code. So when we call `println!` like this:
5188
5189 ```{rust}
5190 let x = 5i;
5191 println!("x is: {}", x);
5192 ```
5193
5194 The `println!` macro does a few things:
5195
5196 1. It parses the string to find any `{}`s
5197 2. It checks that the number of `{}`s matches the number of other arguments.
5198 3. It generates a bunch of Rust code, taking this in mind.
5199
5200 What this means is that you get type checking at compile time, because
5201 Rust will generate code that takes all of the types into account. If
5202 `println!` was a function, it could still do this type checking, but it
5203 would happen at run time rather than compile time.
5204
5205 We can check this out using a special flag to `rustc`. This code, in a file
5206 `print.rs`:
5207
5208 ```{rust}
5209 fn main() {
5210     let x = "Hello";
5211     println!("x is: {:s}", x);
5212 }
5213 ```
5214
5215 Can have its macros expanded like this: `rustc print.rs --pretty=expanded`, will
5216 give us this huge result:
5217
5218 ```{rust,ignore}
5219 #![feature(phase)]
5220 #![no_std]
5221 #![feature(globs)]
5222 #[phase(plugin, link)]
5223 extern crate std = "std";
5224 extern crate rt = "native";
5225 use std::prelude::*;
5226 fn main() {
5227     let x = "Hello";
5228     match (&x,) {
5229         (__arg0,) => {
5230             #[inline]
5231             #[allow(dead_code)]
5232             static __STATIC_FMTSTR: [::std::fmt::rt::Piece<'static>, ..2u] =
5233                 [::std::fmt::rt::String("x is: "),
5234                  ::std::fmt::rt::Argument(::std::fmt::rt::Argument{position:
5235                                                                        ::std::fmt::rt::ArgumentNext,
5236                                                                    format:
5237                                                                        ::std::fmt::rt::FormatSpec{fill:
5238                                                                                                       ' ',
5239                                                                                                   align:
5240                                                                                                       ::std::fmt::rt::AlignUnknown,
5241                                                                                                   flags:
5242                                                                                                       0u,
5243                                                                                                   precision:
5244                                                                                                       ::std::fmt::rt::CountImplied,
5245                                                                                                   width:
5246                                                                                                       ::std::fmt::rt::CountImplied,},})];
5247             let __args_vec =
5248                 &[::std::fmt::argument(::std::fmt::secret_string, __arg0)];
5249             let __args =
5250                 unsafe {
5251                     ::std::fmt::Arguments::new(__STATIC_FMTSTR, __args_vec)
5252                 };
5253             ::std::io::stdio::println_args(&__args)
5254         }
5255     };
5256 }
5257 ```
5258
5259 Intense. Here's a trimmed down version that's a bit easier to read:
5260
5261 ```{rust,ignore}
5262 fn main() {
5263     let x = 5i;
5264     match (&x,) {
5265         (__arg0,) => {
5266             static __STATIC_FMTSTR:  =
5267                 [String("x is: "),
5268                  Argument(Argument {
5269                     position: ArgumentNext,
5270                     format: FormatSpec {
5271                         fill: ' ',
5272                         align: AlignUnknown,
5273                         flags: 0u,
5274                         precision: CountImplied,
5275                         width: CountImplied,
5276                     },
5277                 },
5278                ];
5279             let __args_vec = &[argument(secret_string, __arg0)];
5280             let __args = unsafe { Arguments::new(__STATIC_FMTSTR, __args_vec) };
5281
5282             println_args(&__args)
5283         }
5284     };
5285 }
5286 ```
5287
5288 Whew! This isn't too terrible. You can see that we still `let x = 5i`,
5289 but then things get a little bit hairy. Three more bindings get set: a
5290 static format string, an argument vector, and the arguments. We then
5291 invoke the `println_args` function with the generated arguments.
5292
5293 This is the code (well, the full version) that Rust actually compiles. You can
5294 see all of the extra information that's here. We get all of the type safety and
5295 options that it provides, but at compile time, and without needing to type all
5296 of this out. This is how macros are powerful. Without them, you would need to
5297 type all of this by hand to get a type checked `println`.
5298
5299 For more on macros, please consult [the Macros Guide](guide-macros.html).
5300 Macros are a very advanced and still slightly experimental feature, but don't
5301 require a deep understanding to call, since they look just like functions. The
5302 Guide can help you if you want to write your own.
5303
5304 # Unsafe
5305
5306 Finally, there's one more Rust concept that you should be aware of: `unsafe`.
5307 There are two circumstances where Rust's safety provisions don't work well.
5308 The first is when interfacing with C code, and the second is when building
5309 certain kinds of abstractions.
5310
5311 Rust has support for FFI (which you can read about in the [FFI
5312 Guide](guide-ffi.html)), but can't guarantee that the C code will be safe.
5313 Therefore, Rust marks such functions with the `unsafe`
5314 keyword, which indicates that the function may not behave properly.
5315
5316 Second, if you'd like to create some sort of shared-memory data structure, Rust
5317 won't allow it, because memory must be owned by a single owner. However, if
5318 you're planning on making access to that shared memory safe, such as with a
5319 mutex, _you_ know that it's safe, but Rust can't know. Writing an `unsafe`
5320 block allows you to ask the compiler to trust you. In this case, the _internal_
5321 implementation of the mutex is considered unsafe, but the _external_ interface
5322 we present is safe. This allows it to be effectively used in normal Rust, while
5323 being able to implement functionality that the compiler can't double check for
5324 us.
5325
5326 Doesn't an escape hatch undermine the safety of the entire system? Well, if
5327 Rust code segfaults, it _must_ be because of unsafe code somewhere. By
5328 annotating exactly where that is, you have a significantly smaller area to
5329 search.
5330
5331 We haven't even talked about any examples here, and that's because I want to
5332 emphasize that you should not be writing unsafe code unless you know exactly
5333 what you're doing. The vast majority of Rust developers will only interact with
5334 it when doing FFI, and advanced library authors may use it to build certain
5335 kinds of abstraction.
5336
5337 # Conclusion
5338
5339 We covered a lot of ground here. When you've mastered everything in this Guide,
5340 you will have a firm grasp of basic Rust development. There's a whole lot more
5341 out there, we've just covered the surface. There's tons of topics that you can
5342 dig deeper into, and we've built specialized guides for many of them. To learn
5343 more, dig into the [full documentation
5344 index](http://doc.rust-lang.org/index.html).
5345
5346 Happy hacking!