]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/doc/guide.md
ec5e544fa75298a6845e5ec9c185781e4dae965e
[rust.git] / src / doc / guide.md
1 % The Rust Guide
2
3 <div style="border: 2px solid red; padding:5px;">
4 This guide is a work in progress. Until it is ready, we highly recommend that
5 you read the <a href="tutorial.html">Tutorial</a> instead. This work-in-progress Guide is being
6 displayed here in line with Rust's open development policy. Please open any
7 issues you find as usual.
8 </div>
9
10 # Welcome!
11
12 Hey there! Welcome to the Rust guide. This is the place to be if you'd like to
13 learn how to program in Rust. Rust is a systems programming language with a
14 focus on "high-level, bare-metal programming": the lowest level control a
15 programming language can give you, but with zero-cost, higher level
16 abstractions, because people aren't computers. We really think Rust is
17 something special, and we hope you do too.
18
19 To show you how to get going with Rust, we're going to write the traditional
20 "Hello, World!" program. Next, we'll introduce you to a tool that's useful for
21 writing real-world Rust programs and libraries: "Cargo." After that, we'll talk
22 about the basics of Rust, write a little program to try them out, and then learn
23 more advanced things.
24
25 Sound good? Let's go!
26
27 # Installing Rust
28
29 The first step to using Rust is to install it! There are a number of ways to
30 install Rust, but the easiest is to use the `rustup` script. If you're on
31 Linux or a Mac, all you need to do is this (note that you don't need to type
32 in the `$`s, they just indicate the start of each command):
33
34 ```{ignore}
35 $ curl -s https://static.rust-lang.org/rustup.sh | sudo sh
36 ```
37
38 (If you're concerned about `curl | sudo sh`, please keep reading. Disclaimer
39 below.)
40
41 If you're on Windows, please [download this .exe and run
42 it](https://static.rust-lang.org/dist/rust-nightly-install.exe).
43
44 If you decide you don't want Rust anymore, we'll be a bit sad, but that's okay.
45 Not every programming language is great for everyone. Just pass an argument to
46 the script:
47
48 ```{ignore}
49 $ curl -s https://static.rust-lang.org/rustup.sh | sudo sh -s -- --uninstall
50 ```
51
52 If you used the Windows installer, just re-run the `.exe` and it will give you
53 an uninstall option.
54
55 You can re-run this script any time you want to update Rust. Which, at this
56 point, is often. Rust is still pre-1.0, and so people assume that you're using
57 a very recent Rust.
58
59 This brings me to one other point: some people, and somewhat rightfully so, get
60 very upset when we tell you to `curl | sudo sh`. And they should be! Basically,
61 when you do this, you are trusting that the good people who maintain Rust
62 aren't going to hack your computer and do bad things. That's a good instinct!
63 If you're one of those people, please check out the documentation on [building
64 Rust from Source](https://github.com/rust-lang/rust#building-from-source), or
65 [the official binary downloads](http://www.rust-lang.org/install.html). And we
66 promise that this method will not be the way to install Rust forever: it's just
67 the easiest way to keep people updated while Rust is in its alpha state.
68
69 Oh, we should also mention the officially supported platforms:
70
71 * Windows (7, 8, Server 2008 R2), x86 only
72 * Linux (2.6.18 or later, various distributions), x86 and x86-64
73 * OSX 10.7 (Lion) or greater, x86 and x86-64
74
75 We extensively test Rust on these platforms, and a few others, too, like
76 Android. But these are the ones most likely to work, as they have the most
77 testing.
78
79 Finally, a comment about Windows. Rust considers Windows to be a first-class
80 platform upon release, but if we're honest, the Windows experience isn't as
81 integrated as the Linux/OS X experience is. We're working on it! If anything
82 does not work, it is a bug. Please let us know if that happens. Each and every
83 commit is tested against Windows just like any other platform.
84
85 If you've got Rust installed, you can open up a shell, and type this:
86
87 ```{ignore}
88 $ rustc --version
89 ```
90
91 You should see some output that looks something like this:
92
93 ```{ignore}
94 rustc 0.12.0-pre (443a1cd 2014-06-08 14:56:52 -0700)
95 ```
96
97 If you did, Rust has been installed successfully! Congrats!
98
99 If not, there are a number of places where you can get help. The easiest is
100 [the #rust IRC channel on irc.mozilla.org](irc://irc.mozilla.org/#rust), which
101 you can access through
102 [Mibbit](http://chat.mibbit.com/?server=irc.mozilla.org&channel=%23rust). Click
103 that link, and you'll be chatting with other Rustaceans (a silly nickname we
104 call ourselves), and we can help you out. Other great resources include [our
105 mailing list](https://mail.mozilla.org/listinfo/rust-dev), [the /r/rust
106 subreddit](http://www.reddit.com/r/rust), and [Stack
107 Overflow](http://stackoverflow.com/questions/tagged/rust).
108
109 # Hello, world!
110
111 Now that you have Rust installed, let's write your first Rust program. It's
112 traditional to make your first program in any new language one that prints the
113 text "Hello, world!" to the screen. The nice thing about starting with such a
114 simple program is that you can verify that your compiler isn't just installed,
115 but also working properly. And printing information to the screen is a pretty
116 common thing to do.
117
118 The first thing that we need to do is make a file to put our code in. I like
119 to make a `projects` directory in my home directory, and keep all my projects
120 there. Rust does not care where your code lives.
121
122 This actually leads to one other concern we should address: this tutorial will
123 assume that you have basic familiarity with the command line. Rust does not
124 require that you know a whole ton about the command line, but until the
125 language is in a more finished state, IDE support is spotty. Rust makes no
126 specific demands on your editing tooling, or where your code lives.
127
128 With that said, let's make a directory in our projects directory.
129
130 ```{bash}
131 $ mkdir ~/projects
132 $ cd ~/projects
133 $ mkdir hello_world
134 $ cd hello_world
135 ```
136
137 If you're on Windows and not using PowerShell, the `~` may not work. Consult
138 the documentation for your shell for more details.
139
140 Let's make a new source file next. I'm going to use the syntax `editor
141 filename` to represent editing a file in these examples, but you should use
142 whatever method you want. We'll call our file `hello_world.rs`:
143
144 ```{bash}
145 $ editor hello_world.rs
146 ```
147
148 Rust files always end in a `.rs` extension. If you're using more than one word
149 in your file name, use an underscore. `hello_world.rs` versus `goodbye.rs`.
150
151 Now that you've got your file open, type this in:
152
153 ```{rust}
154 fn main() {
155     println!("Hello, world!");
156 }
157 ```
158
159 Save the file, and then type this into your terminal window:
160
161 ```{bash}
162 $ rustc hello_world.rs
163 $ ./hello_world # or hello_world.exe on Windows
164 Hello, world!
165 ```
166
167 Success! Let's go over what just happened in detail.
168
169 ```{rust}
170 fn main() {
171
172 }
173 ```
174
175 These two lines define a **function** in Rust. The `main` function is special:
176 it's the beginning of every Rust program. The first line says "I'm declaring a
177 function named `main`, which takes no arguments and returns nothing." If there
178 were arguments, they would go inside the parentheses (`(` and `)`), and because
179 we aren't returning anything from this function, we've dropped that notation
180 entirely.  We'll get to it later.
181
182 You'll also note that the function is wrapped in curly braces (`{` and `}`).
183 Rust requires these around all function bodies. It is also considered good
184 style to put the opening curly brace on the same line as the function
185 declaration, with one space in between.
186
187 Next up is this line:
188
189 ```{rust}
190     println!("Hello, world!");
191 ```
192
193 This line does all of the work in our little program. There are a number of
194 details that are important here. The first is that it's indented with four
195 spaces, not tabs. Please configure your editor of choice to insert four spaces
196 with the tab key. We provide some sample configurations for various editors
197 [here](https://github.com/rust-lang/rust/tree/master/src/etc).
198
199 The second point is the `println!()` part. This is calling a Rust **macro**,
200 which is how metaprogramming is done in Rust. If it were a function instead, it
201 would look like this: `println()`. For our purposes, we don't need to worry
202 about this difference. Just know that sometimes, you'll see a `!`, and that
203 means that you're calling a macro instead of a normal function. One last thing
204 to mention: Rust's macros are significantly different than C macros, if you've
205 used those. Don't be scared of using macros. We'll get to the details
206 eventually, you'll just have to trust us for now.
207
208 Next, `"Hello, world!"` is a **string**. Strings are a surprisingly complicated
209 topic in a systems programming language, and this is a **statically allocated**
210 string. We will talk more about different kinds of allocation later. We pass
211 this string as an argument to `println!`, which prints the string to the
212 screen. Easy enough!
213
214 Finally, the line ends with a semicolon (`;`). Rust is an **expression
215 oriented** language, which means that most things are expressions. The `;` is
216 used to indicate that this expression is over, and the next one is ready to
217 begin. Most lines of Rust code end with a `;`. We will cover this in-depth
218 later in the tutorial.
219
220 Finally, actually **compiling** and **running** our program. We can compile
221 with our compiler, `rustc`, by passing it the name of our source file:
222
223 ```{bash}
224 $ rustc hello_world.rs
225 ```
226
227 This is similar to `gcc` or `clang`, if you come from a C or C++ background. Rust
228 will output a binary executable. You can see it with `ls`:
229
230 ```{bash}
231 $ ls
232 hello_world  hello_world.rs
233 ```
234
235 Or on Windows:
236
237 ```{bash}
238 $ dir
239 hello_world.exe  hello_world.rs
240 ```
241
242 There are now two files: our source code, with the `.rs` extension, and the
243 executable (`hello_world.exe` on Windows, `hello_world` everywhere else)
244
245 ```{bash}
246 $ ./hello_world  # or hello_world.exe on Windows
247 ```
248
249 This prints out our `Hello, world!` text to our terminal.
250
251 If you come from a dynamically typed language like Ruby, Python, or JavaScript,
252 you may not be used to these two steps being separate. Rust is an
253 **ahead-of-time compiled language**, which means that you can compile a
254 program, give it to someone else, and they don't need to have Rust installed.
255 If you give someone a `.rb` or `.py` or `.js` file, they need to have
256 Ruby/Python/JavaScript installed, but you just need one command to both compile
257 and run your program. Everything is a tradeoff in language design, and Rust has
258 made its choice.
259
260 Congratulations! You have officially written a Rust program. That makes you a
261 Rust programmer! Welcome.
262
263 Next, I'd like to introduce you to another tool, Cargo, which is used to write
264 real-world Rust programs. Just using `rustc` is nice for simple things, but as
265 your project grows, you'll want something to help you manage all of the options
266 that it has, and to make it easy to share your code with other people and
267 projects.
268
269 # Hello, Cargo!
270
271 [Cargo](http://crates.io) is a tool that Rustaceans use to help manage their
272 Rust projects. Cargo is currently in an alpha state, just like Rust, and so it
273 is still a work in progress. However, it is already good enough to use for many
274 Rust projects, and so it is assumed that Rust projects will use Cargo from the
275 beginning.
276
277 Cargo manages three things: building your code, downloading the dependencies
278 your code needs, and building the dependencies your code needs.  At first, your
279 program doesn't have any dependencies, so we'll only be using the first part of
280 its functionality. Eventually, we'll add more. Since we started off by using
281 Cargo, it'll be easy to add later.
282
283 Let's convert Hello World to Cargo. The first thing we need to do to begin
284 using Cargo is to install Cargo. Luckily for us, the script we ran to install
285 Rust includes Cargo by default. If you installed Rust some other way, you may
286 want to [check the Cargo
287 README](https://github.com/rust-lang/cargo#installing-cargo-from-nightlies)
288 for specific instructions about installing it.
289
290 To Cargo-ify our project, we need to do two things: Make a `Cargo.toml`
291 configuration file, and put our source file in the right place. Let's
292 do that part first:
293
294 ```{bash}
295 $ mkdir src
296 $ mv hello_world.rs src/hello_world.rs
297 ```
298
299 Cargo expects your source files to live inside a `src` directory. That leaves
300 the top level for other things, like READMEs, license information, and anything
301 not related to your code. Cargo helps us keep our projects nice and tidy. A
302 place for everything, and everything in its place.
303
304 Next, our configuration file:
305
306 ```{bash}
307 $ editor Cargo.toml
308 ```
309
310 Make sure to get this name right: you need the capital `C`!
311
312 Put this inside:
313
314 ```{ignore}
315 [package]
316
317 name = "hello_world"
318 version = "0.0.1"
319 authors = [ "Your name <you@example.com>" ]
320
321 [[bin]]
322
323 name = "hello_world"
324 ```
325
326 This file is in the [TOML](https://github.com/toml-lang/toml) format. Let's let
327 it explain itself to you:
328
329 > TOML aims to be a minimal configuration file format that's easy to read due
330 > to obvious semantics. TOML is designed to map unambiguously to a hash table.
331 > TOML should be easy to parse into data structures in a wide variety of
332 > languages.
333
334 TOML is very similar to INI, but with some extra goodies.
335
336 Anyway, there are two **table**s in this file: `package` and `bin`. The first
337 tells Cargo metadata about your package. The second tells Cargo that we're
338 interested in building a binary, not a library (though we could do both!), as
339 well as what it is named.
340
341 Once you have this file in place, we should be ready to build! Try this:
342
343 ```{bash}
344 $ cargo build
345    Compiling hello_world v0.0.1 (file:///home/yourname/projects/hello_world)
346 $ ./target/hello_world
347 Hello, world!
348 ```
349
350 Bam! We build our project with `cargo build`, and run it with
351 `./target/hello_world`. This hasn't bought us a whole lot over our simple use
352 of `rustc`, but think about the future: when our project has more than one
353 file, we would need to call `rustc` twice, and pass it a bunch of options to
354 tell it to build everything together. With Cargo, as our project grows, we can
355 just `cargo build` and it'll work the right way.
356
357 You'll also notice that Cargo has created a new file: `Cargo.lock`.
358
359 ```{ignore,notrust}
360 [root]
361 name = "hello_world"
362 version = "0.0.1"
363 ```
364
365 This file is used by Cargo to keep track of dependencies in your application.
366 Right now, we don't have any, so it's a bit sparse. You won't ever need
367 to touch this file yourself, just let Cargo handle it.
368
369 That's it! We've successfully built `hello_world` with Cargo. Even though our
370 program is simple, it's using much of the real tooling that you'll use for the
371 rest of your Rust career.
372
373 Now that you've got the tools down, let's actually learn more about the Rust
374 language itself. These are the basics that will serve you well through the rest
375 of your time with Rust.
376
377 # Variable bindings
378
379 The first thing we'll learn about are 'variable bindings.' They look like this:
380
381 ```{rust}
382 let x = 5i;
383 ```
384
385 In many languages, this is called a 'variable.' But Rust's variable bindings
386 have a few tricks up their sleeves. Rust has a very powerful feature called
387 'pattern matching' that we'll get into detail with later, but the left
388 hand side of a `let` expression is a full pattern, not just a variable name.
389 This means we can do things like:
390
391 ```{rust}
392 let (x, y) = (1i, 2i);
393 ```
394
395 After this expression is evaluated, `x` will be one, and `y` will be two.
396 Patterns are really powerful, but this is about all we can do with them so far.
397 So let's just keep this in the back of our minds as we go forward.
398
399 By the way, in these examples, `i` indicates that the number is an integer.
400
401 Rust is a statically typed language, which means that we specify our types up
402 front. So why does our first example compile? Well, Rust has this thing called
403 "[Hindley-Milner type
404 inference](http://en.wikipedia.org/wiki/Hindley%E2%80%93Milner_type_system)",
405 named after some really smart type theorists. If you clicked that link, don't
406 be scared: what this means for you is that Rust will attempt to infer the types
407 in your program, and it's pretty good at it. If it can infer the type, Rust
408 doesn't require you to actually type it out.
409
410 We can add the type if we want to. Types come after a colon (`:`):
411
412 ```{rust}
413 let x: int = 5;
414 ```
415
416 If I asked you to read this out loud to the rest of the class, you'd say "`x`
417 is a binding with the type `int` and the value `five`."
418
419 By default, bindings are **immutable**. This code will not compile:
420
421 ```{ignore}
422 let x = 5i;
423 x = 10i;
424 ```
425
426 It will give you this error:
427
428 ```{ignore,notrust}
429 error: re-assignment of immutable variable `x`
430      x = 10i;
431      ^~~~~~~
432 ```
433
434 If you want a binding to be mutable, you can use `mut`:
435
436 ```{rust}
437 let mut x = 5i;
438 x = 10i;
439 ```
440
441 There is no single reason that bindings are immutable by default, but we can
442 think about it through one of Rust's primary focuses: safety. If you forget to
443 say `mut`, the compiler will catch it, and let you know that you have mutated
444 something you may not have cared to mutate. If bindings were mutable by
445 default, the compiler would not be able to tell you this. If you _did_ intend
446 mutation, then the solution is quite easy: add `mut`.
447
448 There are other good reasons to avoid mutable state when possible, but they're
449 out of the scope of this guide. In general, you can often avoid explicit
450 mutation, and so it is preferable in Rust. That said, sometimes, mutation is
451 what you need, so it's not verboten.
452
453 Let's get back to bindings. Rust variable bindings have one more aspect that
454 differs from other languages: bindings are required to be initialized with a
455 value before you're allowed to use them. If we try...
456
457 ```{ignore}
458 let x;
459 ```
460
461 ...we'll get an error:
462
463 ```{ignore}
464 src/hello_world.rs:2:9: 2:10 error: cannot determine a type for this local variable: unconstrained type
465 src/hello_world.rs:2     let x;
466                              ^
467 ```
468
469 Giving it a type will compile, though:
470
471 ```{ignore}
472 let x: int;
473 ```
474
475 Let's try it out. Change your `src/hello_world.rs` file to look like this:
476
477 ```{rust}
478 fn main() {
479     let x: int;
480
481     println!("Hello world!");
482 }
483 ```
484
485 You can use `cargo build` on the command line to build it. You'll get a warning,
486 but it will still print "Hello, world!":
487
488 ```{ignore,notrust}
489    Compiling hello_world v0.0.1 (file:///home/you/projects/hello_world)
490 src/hello_world.rs:2:9: 2:10 warning: unused variable: `x`, #[warn(unused_variable)] on by default
491 src/hello_world.rs:2     let x: int;
492                              ^
493 ```
494
495 Rust warns us that we never use the variable binding, but since we never use it,
496 no harm, no foul. Things change if we try to actually use this `x`, however. Let's
497 do that. Change your program to look like this:
498
499 ```{rust,ignore}
500 fn main() {
501     let x: int;
502
503     println!("The value of x is: {}", x);
504 }
505 ```
506
507 And try to build it. You'll get an error:
508
509 ```{bash}
510 $ cargo build
511    Compiling hello_world v0.0.1 (file:///home/you/projects/hello_world)
512 src/hello_world.rs:4:39: 4:40 error: use of possibly uninitialized variable: `x`
513 src/hello_world.rs:4     println!("The value of x is: {}", x);
514                                                            ^
515 note: in expansion of format_args!
516 <std macros>:2:23: 2:77 note: expansion site
517 <std macros>:1:1: 3:2 note: in expansion of println!
518 src/hello_world.rs:4:5: 4:42 note: expansion site
519 error: aborting due to previous error
520 Could not compile `hello_world`.
521 ```
522
523 Rust will not let us use a value that has not been initialized. Next, let's
524 talk about this stuff we've added to `println!`.
525
526 If you include two curly braces (`{}`, some call them moustaches...) in your
527 string to print, Rust will interpret this as a request to interpolate some sort
528 of value. **String interpolation** is a computer science term that means "stick
529 in the middle of a string." We add a comma, and then `x`, to indicate that we
530 want `x` to be the value we're interpolating. The comma is used to separate
531 arguments we pass to functions and macros, if you're passing more than one.
532
533 When you just use the curly braces, Rust will attempt to display the
534 value in a meaningful way by checking out its type. If you want to specify the
535 format in a more detailed manner, there are a [wide number of options
536 available](std/fmt/index.html). For now, we'll just stick to the default:
537 integers aren't very complicated to print.
538
539 # If
540
541 Rust's take on `if` is not particularly complex, but it's much more like the
542 `if` you'll find in a dynamically typed language than in a more traditional
543 systems language. So let's talk about it, to make sure you grasp the nuances.
544
545 `if` is a specific form of a more general concept, the 'branch.' The name comes
546 from a branch in a tree: a decision point, where depending on a choice,
547 multiple paths can be taken.
548
549 In the case of `if`, there is one choice that leads down two paths:
550
551 ```rust
552 let x = 5i;
553
554 if x == 5i {
555     println!("x is five!");
556 }
557 ```
558
559 If we changed the value of `x` to something else, this line would not print.
560 More specifically, if the expression after the `if` evaluates to `true`, then
561 the block is executed. If it's `false`, then it is not.
562
563 If you want something to happen in the `false` case, use an `else`:
564
565 ```{rust}
566 let x = 5i;
567
568 if x == 5i {
569     println!("x is five!");
570 } else {
571     println!("x is not five :(");
572 }
573 ```
574
575 This is all pretty standard. However, you can also do this:
576
577
578 ```{rust}
579 let x = 5i;
580
581 let y = if x == 5i {
582     10i
583 } else {
584     15i
585 };
586 ```
587
588 Which we can (and probably should) write like this:
589
590 ```{rust}
591 let x = 5i;
592
593 let y = if x == 5i { 10i } else { 15i };
594 ```
595
596 This reveals two interesting things about Rust: it is an expression-based
597 language, and semicolons are different than in other 'curly brace and
598 semicolon'-based languages. These two things are related.
599
600 ## Expressions vs. Statements
601
602 Rust is primarily an expression based language. There are only two kinds of
603 statements, and everything else is an expression.
604
605 So what's the difference? Expressions return a value, and statements do not.
606 In many languages, `if` is a statement, and therefore, `let x = if ...` would
607 make no sense. But in Rust, `if` is an expression, which means that it returns
608 a value. We can then use this value to initialize the binding.
609
610 Speaking of which, bindings are a kind of the first of Rust's two statements.
611 The proper name is a **declaration statement**. So far, `let` is the only kind
612 of declaration statement we've seen. Let's talk about that some more.
613
614 In some languages, variable bindings can be written as expressions, not just
615 statements. Like Ruby:
616
617 ```{ruby}
618 x = y = 5
619 ```
620
621 In Rust, however, using `let` to introduce a binding is _not_ an expression. The
622 following will produce a compile-time error:
623
624 ```{ignore}
625 let x = (let y = 5i); // expected identifier, found keyword `let`
626 ```
627
628 The compiler is telling us here that it was expecting to see the beginning of
629 an expression, and a `let` can only begin a statement, not an expression.
630
631 Note that assigning to an already-bound variable (e.g. `y = 5i`) is still an
632 expression, although its value is not particularly useful. Unlike C, where an
633 assignment evaluates to the assigned value (e.g. `5i` in the previous example),
634 in Rust the value of an assignment is the unit type `()` (which we'll cover later).
635
636 The second kind of statement in Rust is the **expression statement**. Its
637 purpose is to turn any expression into a statement. In practical terms, Rust's
638 grammar expects statements to follow other statements. This means that you use
639 semicolons to separate expressions from each other. This means that Rust
640 looks a lot like most other languages that require you to use semicolons
641 at the end of every line, and you will see semicolons at the end of almost
642 every line of Rust code you see.
643
644 What is this exception that makes us say 'almost?' You saw it already, in this
645 code:
646
647 ```{rust}
648 let x = 5i;
649
650 let y: int = if x == 5i { 10i } else { 15i };
651 ```
652
653 Note that I've added the type annotation to `y`, to specify explicitly that I
654 want `y` to be an integer.
655
656 This is not the same as this, which won't compile:
657
658 ```{ignore}
659 let x = 5i;
660
661 let y: int = if x == 5i { 10i; } else { 15i; };
662 ```
663
664 Note the semicolons after the 10 and 15. Rust will give us the following error:
665
666 ```{ignore,notrust}
667 error: mismatched types: expected `int` but found `()` (expected int but found ())
668 ```
669
670 We expected an integer, but we got `()`. `()` is pronounced 'unit', and is a
671 special type in Rust's type system. `()` is different than `null` in other
672 languages, because `()` is distinct from other types. For example, in C, `null`
673 is a valid value for a variable of type `int`. In Rust, `()` is _not_ a valid
674 value for a variable of type `int`. It's only a valid value for variables of
675 the type `()`, which aren't very useful. Remember how we said statements don't
676 return a value? Well, that's the purpose of unit in this case. The semicolon
677 turns any expression into a statement by throwing away its value and returning
678 unit instead.
679
680 There's one more time in which you won't see a semicolon at the end of a line
681 of Rust code. For that, we'll need our next concept: functions.
682
683 # Functions
684
685 You've already seen one function so far, the `main` function:
686
687 ```{rust}
688 fn main() {
689 }
690 ```
691
692 This is the simplest possible function declaration. As we mentioned before,
693 `fn` says 'this is a function,' followed by the name, some parenthesis because
694 this function takes no arguments, and then some curly braces to indicate the
695 body. Here's a function named `foo`:
696
697 ```{rust}
698 fn foo() {
699 }
700 ```
701
702 So, what about taking arguments? Here's a function that prints a number:
703
704 ```{rust}
705 fn print_number(x: int) {
706     println!("x is: {}", x);
707 }
708 ```
709
710 Here's a complete program that uses `print_number`:
711
712 ```{rust}
713 fn main() {
714     print_number(5);
715 }
716
717 fn print_number(x: int) {
718     println!("x is: {}", x);
719 }
720 ```
721
722 As you can see, function arguments work very similar to `let` declarations:
723 you add a type to the argument name, after a colon.
724
725 Here's a complete program that adds two numbers together and prints them:
726
727 ```{rust}
728 fn main() {
729     print_sum(5, 6);
730 }
731
732 fn print_sum(x: int, y: int) {
733     println!("sum is: {}", x + y);
734 }
735 ```
736
737 You separate arguments with a comma, both when you call the function, as well
738 as when you declare it.
739
740 Unlike `let`, you _must_ declare the types of function arguments. This does
741 not work:
742
743 ```{ignore}
744 fn print_number(x, y) {
745     println!("x is: {}", x + y);
746 }
747 ```
748
749 You get this error:
750
751 ```{ignore,notrust}
752 hello.rs:5:18: 5:19 error: expected `:` but found `,`
753 hello.rs:5 fn print_number(x, y) {
754 ```
755
756 This is a deliberate design decision. While full-program inference is possible,
757 languages which have it, like Haskell, often suggest that documenting your
758 types explicitly is a best-practice. We agree that forcing functions to declare
759 types while allowing for inference inside of function bodies is a wonderful
760 sweet spot between full inference and no inference.
761
762 What about returning a value? Here's a function that adds one to an integer:
763
764 ```{rust}
765 fn add_one(x: int) -> int {
766     x + 1
767 }
768 ```
769
770 Rust functions return exactly one value, and you declare the type after an
771 'arrow', which is a dash (`-`) followed by a greater-than sign (`>`).
772
773 You'll note the lack of a semicolon here. If we added it in:
774
775 ```{ignore}
776 fn add_one(x: int) -> int {
777     x + 1;
778 }
779 ```
780
781 We would get an error:
782
783 ```{ignore,notrust}
784 error: not all control paths return a value
785 fn add_one(x: int) -> int {
786      x + 1;
787 }
788
789 note: consider removing this semicolon:
790      x + 1;
791           ^
792 ```
793
794 Remember our earlier discussions about semicolons and `()`? Our function claims
795 to return an `int`, but with a semicolon, it would return `()` instead. Rust
796 realizes this probably isn't what we want, and suggests removing the semicolon.
797
798 This is very much like our `if` statement before: the result of the block
799 (`{}`) is the value of the expression. Other expression-oriented languages,
800 such as Ruby, work like this, but it's a bit unusual in the systems programming
801 world. When people first learn about this, they usually assume that it
802 introduces bugs. But because Rust's type system is so strong, and because unit
803 is its own unique type, we have never seen an issue where adding or removing a
804 semicolon in a return position would cause a bug.
805
806 But what about early returns? Rust does have a keyword for that, `return`:
807
808 ```{rust}
809 fn foo(x: int) -> int {
810     if x < 5 { return x; }
811
812     x + 1
813 }
814 ```
815
816 Using a `return` as the last line of a function works, but is considered poor
817 style:
818
819 ```{rust}
820 fn foo(x: int) -> int {
821     if x < 5 { return x; }
822
823     return x + 1;
824 }
825 ```
826
827 There are some additional ways to define functions, but they involve features
828 that we haven't learned about yet, so let's just leave it at that for now.
829
830
831 # Comments
832
833 Now that we have some functions, it's a good idea to learn about comments.
834 Comments are notes that you leave to other programmers to help explain things
835 about your code. The compiler mostly ignores them.
836
837 Rust has two kinds of comments that you should care about: **line comment**s
838 and **doc comment**s.
839
840 ```{rust}
841 // Line comments are anything after '//' and extend to the end of the line.
842
843 let x = 5i; // this is also a line comment.
844
845 // If you have a long explanation for something, you can put line comments next
846 // to each other. Put a space between the // and your comment so that it's
847 // more readable.
848 ```
849
850 The other kind of comment is a doc comment. Doc comments use `///` instead of
851 `//`, and support Markdown notation inside:
852
853 ```{rust}
854 /// `hello` is a function that prints a greeting that is personalized based on
855 /// the name given.
856 ///
857 /// # Arguments
858 ///
859 /// * `name` - The name of the person you'd like to greet.
860 ///
861 /// # Example
862 ///
863 /// ```rust
864 /// let name = "Steve";
865 /// hello(name); // prints "Hello, Steve!"
866 /// ```
867 fn hello(name: &str) {
868     println!("Hello, {}!", name);
869 }
870 ```
871
872 When writing doc comments, adding sections for any arguments, return values,
873 and providing some examples of usage is very, very helpful.
874
875 You can use the `rustdoc` tool to generate HTML documentation from these doc
876 comments. We will talk more about `rustdoc` when we get to modules, as
877 generally, you want to export documentation for a full module.
878
879 # Compound Data Types
880
881 Rust, like many programming languages, has a number of different data types
882 that are built-in. You've already done some simple work with integers and
883 strings, but next, let's talk about some more complicated ways of storing data.
884
885 ## Tuples
886
887 The first compound data type we're going to talk about are called **tuple**s.
888 Tuples are an ordered list of a fixed size. Like this:
889
890 ```rust
891 let x = (1i, "hello");
892 ```
893
894 The parenthesis and commas form this two-length tuple. Here's the same code, but
895 with the type annotated:
896
897 ```rust
898 let x: (int, &str) = (1, "hello");
899 ```
900
901 As you can see, the type of a tuple looks just like the tuple, but with each
902 position having a type name rather than the value. Careful readers will also
903 note that tuples are heterogeneous: we have an `int` and a `&str` in this tuple.
904 You haven't seen `&str` as a type before, and we'll discuss the details of
905 strings later. In systems programming languages, strings are a bit more complex
906 than in other languages. For now, just read `&str` as "a string slice," and
907 we'll learn more soon.
908
909 You can access the fields in a tuple through a **destructuring let**. Here's
910 an example:
911
912 ```rust
913 let (x, y, z) = (1i, 2i, 3i);
914
915 println!("x is {}", x);
916 ```
917
918 Remember before when I said the left hand side of a `let` statement was more
919 powerful than just assigning a binding? Here we are. We can put a pattern on
920 the left hand side of the `let`, and if it matches up to the right hand side,
921 we can assign multiple bindings at once. In this case, `let` 'destructures,'
922 or 'breaks up,' the tuple, and assigns the bits to three bindings.
923
924 This pattern is very powerful, and we'll see it repeated more later.
925
926 The last thing to say about tuples is that they are only equivalent if
927 the arity, types, and values are all identical.
928
929 ```rust
930 let x = (1i, 2i, 3i);
931 let y = (2i, 3i, 4i);
932
933 if x == y {
934     println!("yes");
935 } else {
936     println!("no");
937 }
938 ```
939
940 This will print `no`, as the values aren't equal.
941
942 One other use of tuples is to return multiple values from a function:
943
944 ```rust
945 fn next_two(x: int) -> (int, int) { (x + 1i, x + 2i) }
946
947 fn main() {
948     let (x, y) = next_two(5i);
949     println!("x, y = {}, {}", x, y);
950 }
951 ```
952
953 Even though Rust functions can only return one value, a tuple _is_ one value,
954 that happens to be made up of two. You can also see in this example how you
955 can destructure a pattern returned by a function, as well.
956
957 Tuples are a very simple data structure, and so are not often what you want.
958 Let's move on to their bigger sibling, structs.
959
960 ## Structs
961
962 A struct is another form of a 'record type,' just like a tuple. There's a
963 difference: structs give each element that they contain a name, called a
964 'field' or a 'member.' Check it out:
965
966 ```rust
967 struct Point {
968     x: int,
969     y: int,
970 }
971
972 fn main() {
973     let origin = Point { x: 0i, y:  0i };
974
975     println!("The origin is at ({}, {})", origin.x, origin.y);
976 }
977 ```
978
979 There's a lot going on here, so let's break it down. We declare a struct with
980 the `struct` keyword, and then with a name. By convention, structs begin with a
981 capital letter and are also camel cased: `PointInSpace`, not `Point_In_Space`.
982
983 We can create an instance of our struct via `let`, as usual, but we use a `key:
984 value` style syntax to set each field. The order doesn't need to be the same as
985 in the original declaration.
986
987 Finally, because fields have names, we can access the field through dot
988 notation: `origin.x`.
989
990 The values in structs are immutable, like other bindings in Rust. However, you
991 can use `mut` to make them mutable:
992
993 ```{rust}
994 struct Point {
995     x: int,
996     y: int,
997 }
998
999 fn main() {
1000     let mut point = Point { x: 0i, y:  0i };
1001
1002     point.x = 5;
1003
1004     println!("The point is at ({}, {})", point.x, point.y);
1005 }
1006 ```
1007
1008 This will print `The point is at (5, 0)`.
1009
1010 ## Tuple Structs and Newtypes
1011
1012 Rust has another data type that's like a hybrid between a tuple and a struct,
1013 called a **tuple struct**. Tuple structs do have a name, but their fields
1014 don't:
1015
1016
1017 ```{rust}
1018 struct Color(int, int, int);
1019 struct Point(int, int, int);
1020 ```
1021
1022 These two will not be equal, even if they have the same values:
1023
1024 ```{rust,ignore}
1025 let black  = Color(0, 0, 0);
1026 let origin = Point(0, 0, 0);
1027 ```
1028
1029 It is almost always better to use a struct than a tuple struct. We would write
1030 `Color` and `Point` like this instead:
1031
1032 ```{rust}
1033 struct Color {
1034     red: int,
1035     blue: int,
1036     green: int,
1037 }
1038
1039 struct Point {
1040     x: int,
1041     y: int,
1042     z: int,
1043 }
1044 ```
1045
1046 Now, we have actual names, rather than positions. Good names are important,
1047 and with a struct, we have actual names.
1048
1049 There _is_ one case when a tuple struct is very useful, though, and that's a
1050 tuple struct with only one element. We call this a 'newtype,' because it lets
1051 you create a new type that's a synonym for another one:
1052
1053 ```{rust}
1054 struct Inches(int);
1055
1056 let length = Inches(10);
1057
1058 let Inches(integer_length) = length;
1059 println!("length is {} inches", integer_length);
1060 ```
1061
1062 As you can see here, you can extract the inner integer type through a
1063 destructuring `let`.
1064
1065 ## Enums
1066
1067 Finally, Rust has a "sum type", an **enum**. Enums are an incredibly useful
1068 feature of Rust, and are used throughout the standard library. This is an enum
1069 that is provided by the Rust standard library:
1070
1071 ```{rust}
1072 enum Ordering {
1073     Less,
1074     Equal,
1075     Greater,
1076 }
1077 ```
1078
1079 An `Ordering` can only be _one_ of `Less`, `Equal`, or `Greater` at any given
1080 time. Here's an example:
1081
1082 ```{rust}
1083 fn cmp(a: int, b: int) -> Ordering {
1084     if a < b { Less }
1085     else if a > b { Greater }
1086     else { Equal }
1087 }
1088
1089 fn main() {
1090     let x = 5i;
1091     let y = 10i;
1092
1093     let ordering = cmp(x, y);
1094
1095     if ordering == Less {
1096         println!("less");
1097     } else if ordering == Greater {
1098         println!("greater");
1099     } else if ordering == Equal {
1100         println!("equal");
1101     }
1102 }
1103 ```
1104
1105 `cmp` is a function that compares two things, and returns an `Ordering`. We
1106 return either `Less`, `Greater`, or `Equal`, depending on if the two values
1107 are greater, less, or equal.
1108
1109 The `ordering` variable has the type `Ordering`, and so contains one of the
1110 three values. We can then do a bunch of `if`/`else` comparisons to check
1111 which one it is.
1112
1113 However, repeated `if`/`else` comparisons get quite tedious. Rust has a feature
1114 that not only makes them nicer to read, but also makes sure that you never
1115 miss a case. Before we get to that, though, let's talk about another kind of
1116 enum: one with values.
1117
1118 This enum has two variants, one of which has a value:
1119
1120 ```{rust}
1121 enum OptionalInt {
1122     Value(int),
1123     Missing,
1124 }
1125
1126 fn main() {
1127     let x = Value(5);
1128     let y = Missing;
1129
1130     match x {
1131         Value(n) => println!("x is {:d}", n),
1132         Missing  => println!("x is missing!"),
1133     }
1134
1135     match y {
1136         Value(n) => println!("y is {:d}", n),
1137         Missing  => println!("y is missing!"),
1138     }
1139 }
1140 ```
1141
1142 This enum represents an `int` that we may or may not have. In the `Missing`
1143 case, we have no value, but in the `Value` case, we do. This enum is specific
1144 to `int`s, though. We can make it usable by any type, but we haven't quite
1145 gotten there yet!
1146
1147 You can have any number of values in an enum:
1148
1149 ```{rust}
1150 enum OptionalColor {
1151     Color(int, int, int),
1152     Missing
1153 }
1154 ```
1155
1156 Enums with values are quite useful, but as I mentioned, they're even more
1157 useful when they're generic across types. But before we get to generics, let's
1158 talk about how to fix this big `if`/`else` statements we've been writing. We'll
1159 do that with `match`.
1160
1161 # Match
1162
1163 Often, a simple `if`/`else` isn't enough, because you have more than two
1164 possible options. And `else` conditions can get incredibly complicated. So
1165 what's the solution?
1166
1167 Rust has a keyword, `match`, that allows you to replace complicated `if`/`else`
1168 groupings with something more powerful. Check it out:
1169
1170 ```{rust}
1171 let x = 5i;
1172
1173 match x {
1174     1 => println!("one"),
1175     2 => println!("two"),
1176     3 => println!("three"),
1177     4 => println!("four"),
1178     5 => println!("five"),
1179     _ => println!("something else"),
1180 }
1181 ```
1182
1183 `match` takes an expression, and then branches based on its value. Each 'arm' of
1184 the branch is of the form `val => expression`. When the value matches, that arm's
1185 expression will be evaluated. It's called `match` because of the term 'pattern
1186 matching,' which `match` is an implementation of.
1187
1188 So what's the big advantage here? Well, there are a few. First of all, `match`
1189 does 'exhaustiveness checking.' Do you see that last arm, the one with the
1190 underscore (`_`)? If we remove that arm, Rust will give us an error:
1191
1192 ```{ignore,notrust}
1193 error: non-exhaustive patterns: `_` not covered
1194 ```
1195
1196 In other words, Rust is trying to tell us we forgot a value. Because `x` is an
1197 integer, Rust knows that it can have a number of different values. For example,
1198 `6i`. But without the `_`, there is no arm that could match, and so Rust refuses
1199 to compile. `_` is sort of like a catch-all arm. If none of the other arms match,
1200 the arm with `_` will. And since we have this catch-all arm, we now have an arm
1201 for every possible value of `x`, and so our program will now compile.
1202
1203 `match` statements also destructure enums, as well. Remember this code from the
1204 section on enums?
1205
1206 ```{rust}
1207 fn cmp(a: int, b: int) -> Ordering {
1208     if a < b { Less }
1209     else if a > b { Greater }
1210     else { Equal }
1211 }
1212
1213 fn main() {
1214     let x = 5i;
1215     let y = 10i;
1216
1217     let ordering = cmp(x, y);
1218
1219     if ordering == Less {
1220         println!("less");
1221     } else if ordering == Greater {
1222         println!("greater");
1223     } else if ordering == Equal {
1224         println!("equal");
1225     }
1226 }
1227 ```
1228
1229 We can re-write this as a `match`:
1230
1231 ```{rust}
1232 fn cmp(a: int, b: int) -> Ordering {
1233     if a < b { Less }
1234     else if a > b { Greater }
1235     else { Equal }
1236 }
1237
1238 fn main() {
1239     let x = 5i;
1240     let y = 10i;
1241
1242     match cmp(x, y) {
1243         Less    => println!("less"),
1244         Greater => println!("greater"),
1245         Equal   => println!("equal"),
1246     }
1247 }
1248 ```
1249
1250 This version has way less noise, and it also checks exhaustively to make sure
1251 that we have covered all possible variants of `Ordering`. With our `if`/`else`
1252 version, if we had forgotten the `Greater` case, for example, our program would
1253 have happily compiled. If we forget in the `match`, it will not. Rust helps us
1254 make sure to cover all of our bases.
1255
1256 `match` is also an expression, which means we can use it on the right hand side
1257 of a `let` binding. We could also implement the previous line like this:
1258
1259 ```{rust}
1260 fn cmp(a: int, b: int) -> Ordering {
1261     if a < b { Less }
1262     else if a > b { Greater }
1263     else { Equal }
1264 }
1265
1266 fn main() {
1267     let x = 5i;
1268     let y = 10i;
1269
1270     let result = match cmp(x, y) {
1271         Less    => "less",
1272         Greater => "greater",
1273         Equal   => "equal",
1274     };
1275
1276     println!("{}", result);
1277 }
1278 ```
1279
1280 In this case, it doesn't make a lot of sense, as we are just making a temporary
1281 string where we don't need to, but sometimes, it's a nice pattern.
1282
1283 # Looping
1284
1285 Looping is the last basic construct that we haven't learned yet in Rust. Rust has
1286 two main looping constructs: `for` and `while`.
1287
1288 ## `for`
1289
1290 The `for` loop is used to loop a particular number of times. Rust's `for` loops
1291 work a bit differently than in other systems languages, however. Rust's `for`
1292 loop doesn't look like this C `for` loop:
1293
1294 ```{ignore,c}
1295 for (x = 0; x < 10; x++) {
1296     printf( "%d\n", x );
1297 }
1298 ```
1299
1300 It looks like this:
1301
1302 ```{rust}
1303 for x in range(0i, 10i) {
1304     println!("{:d}", x);
1305 }
1306 ```
1307
1308 In slightly more abstract terms,
1309
1310 ```{ignore,notrust}
1311 for var in expression {
1312     code
1313 }
1314 ```
1315
1316 The expression is an iterator, which we will discuss in more depth later in the
1317 guide. The iterator gives back a series of elements. Each element is one
1318 iteration of the loop. That value is then bound to the name `var`, which is
1319 valid for the loop body. Once the body is over, the next value is fetched from
1320 the iterator, and we loop another time. When there are no more values, the
1321 `for` loop is over.
1322
1323 In our example, the `range` function is a function, provided by Rust, that
1324 takes a start and an end position, and gives an iterator over those values. The
1325 upper bound is exclusive, though, so our loop will print `0` through `9`, not
1326 `10`.
1327
1328 Rust does not have the "C style" `for` loop on purpose. Manually controlling
1329 each element of the loop is complicated and error prone, even for experienced C
1330 developers. There's an old joke that goes, "There are two hard problems in
1331 computer science: naming things, cache invalidation, and off-by-one errors."
1332 The joke, of course, being that the setup says "two hard problems" but then
1333 lists three things. This happens quite a bit with "C style" `for` loops.
1334
1335 We'll talk more about `for` when we cover **iterator**s, later in the Guide.
1336
1337 ## `while`
1338
1339 The other kind of looping construct in Rust is the `while` loop. It looks like
1340 this:
1341
1342 ```{rust}
1343 let mut x = 5u;
1344 let mut done = false;
1345
1346 while !done {
1347     x += x - 3;
1348     println!("{}", x);
1349     if x % 5 == 0 { done = true; }
1350 }
1351 ```
1352
1353 `while` loops are the correct choice when you're not sure how many times
1354 you need to loop.
1355
1356 If you need an infinite loop, you may be tempted to write this:
1357
1358 ```{rust,ignore}
1359 while true {
1360 ```
1361
1362 Rust has a dedicated keyword, `loop`, to handle this case:
1363
1364 ```{rust,ignore}
1365 loop {
1366 ```
1367
1368 Rust's control-flow analysis treats this construct differently than a
1369 `while true`, since we know that it will always loop. The details of what
1370 that _means_ aren't super important to understand at this stage, but in
1371 general, the more information we can give to the compiler, the better it
1372 can do with safety and code generation. So you should always prefer
1373 `loop` when you plan to loop infinitely.
1374
1375 ## Ending iteration early
1376
1377 Let's take a look at that `while` loop we had earlier:
1378
1379 ```{rust}
1380 let mut x = 5u;
1381 let mut done = false;
1382
1383 while !done {
1384     x += x - 3;
1385     println!("{}", x);
1386     if x % 5 == 0 { done = true; }
1387 }
1388 ```
1389
1390 We had to keep a dedicated `mut` boolean variable binding, `done`, to know
1391 when we should skip out of the loop. Rust has two keywords to help us with
1392 modifying iteration: `break` and `continue`.
1393
1394 In this case, we can write the loop in a better way with `break`:
1395
1396 ```{rust}
1397 let mut x = 5u;
1398
1399 loop {
1400     x += x - 3;
1401     println!("{}", x);
1402     if x % 5 == 0 { break; }
1403 }
1404 ```
1405
1406 We now loop forever with `loop`, and use `break` to break out early.
1407
1408 `continue` is similar, but instead of ending the loop, goes to the next
1409 iteration: This will only print the odd numbers:
1410
1411 ```{rust}
1412 for x in range(0i, 10i) {
1413     if x % 2 == 0 { continue; }
1414
1415     println!("{:d}", x);
1416 }
1417 ```
1418
1419 Both `continue` and `break` are valid in both kinds of loops.
1420
1421 # Strings
1422
1423 Strings are an important concept for any programmer to master. Rust's string
1424 handling system is a bit different than in other languages, due to its systems
1425 focus. Any time you have a data structure of variable size, things can get
1426 tricky, and strings are a re-sizable data structure. That said, Rust's strings
1427 also work differently than in some other systems languages, such as C.
1428
1429 Let's dig into the details. A **string** is a sequence of unicode scalar values
1430 encoded as a stream of UTF-8 bytes. All strings are guaranteed to be
1431 validly-encoded UTF-8 sequences. Additionally, strings are not null-terminated
1432 and can contain null bytes.
1433
1434 Rust has two main types of strings: `&str` and `String`.
1435
1436 The first kind is a `&str`. This is pronounced a 'string slice.' String literals
1437 are of the type `&str`:
1438
1439 ```{rust}
1440 let string = "Hello there.";
1441 ```
1442
1443 This string is statically allocated, meaning that it's saved inside our
1444 compiled program, and exists for the entire duration it runs. The `string`
1445 binding is a reference to this statically allocated string. String slices
1446 have a fixed size, and cannot be mutated.
1447
1448 A `String`, on the other hand, is an in-memory string.  This string is
1449 growable, and is also guaranteed to be UTF-8.
1450
1451 ```{rust}
1452 let mut s = "Hello".to_string();
1453 println!("{}", s);
1454
1455 s.push_str(", world.");
1456 println!("{}", s);
1457 ```
1458
1459 You can coerce a `String` into a `&str` with the `as_slice()` method:
1460
1461 ```{rust}
1462 fn takes_slice(slice: &str) {
1463     println!("Got: {}", slice);
1464 }
1465
1466 fn main() {
1467     let s = "Hello".to_string();
1468     takes_slice(s.as_slice());
1469 }
1470 ```
1471
1472 To compare a String to a constant string, prefer `as_slice()`...
1473
1474 ```{rust}
1475 fn compare(string: String) {
1476     if string.as_slice() == "Hello" {
1477         println!("yes");
1478     }
1479 }
1480 ```
1481
1482 ... over `to_string()`:
1483
1484 ```{rust}
1485 fn compare(string: String) {
1486     if string == "Hello".to_string() {
1487         println!("yes");
1488     }
1489 }
1490 ```
1491
1492 Converting a `String` to a `&str` is cheap, but converting the `&str` to a
1493 `String` involves allocating memory. No reason to do that unless you have to!
1494
1495 That's the basics of strings in Rust! They're probably a bit more complicated
1496 than you are used to, if you come from a scripting language, but when the
1497 low-level details matter, they really matter. Just remember that `String`s
1498 allocate memory and control their data, while `&str`s are a reference to
1499 another string, and you'll be all set.
1500
1501 # Vectors
1502
1503 Like many programming languages, Rust has a list type for when you want a list
1504 of things. But similar to strings, Rust has different types to represent this
1505 idea: `Vec<T>` (a 'vector'), `[T, .. N]` (an 'array'), and `&[T]` (a 'slice').
1506 Whew!
1507
1508 Vectors are similar to `String`s: they have a dynamic length, and they
1509 allocate enough memory to fit. You can create a vector with the `vec!` macro:
1510
1511 ```{rust}
1512 let nums = vec![1i, 2i, 3i];
1513 ```
1514
1515 Notice that unlike the `println!` macro we've used in the past, we use square
1516 brackets (`[]`) with `vec!`. Rust allows you to use either in either situation,
1517 this is just convention.
1518
1519 You can create an array with just square brackets:
1520
1521 ```{rust}
1522 let nums = [1i, 2i, 3i];
1523 ```
1524
1525 So what's the difference? An array has a fixed size, so you can't add or
1526 subtract elements:
1527
1528 ```{rust,ignore}
1529 let mut nums = vec![1i, 2i, 3i];
1530 nums.push(4i); // works
1531
1532 let mut nums = [1i, 2i, 3i];
1533 nums.push(4i); //  error: type `[int, .. 3]` does not implement any method
1534                // in scope named `push`
1535 ```
1536
1537 The `push()` method lets you append a value to the end of the vector. But
1538 since arrays have fixed sizes, adding an element doesn't make any sense.
1539 You can see how it has the exact type in the error message: `[int, .. 3]`.
1540 An array of `int`s, with length 3.
1541
1542 Similar to `&str`, a slice is a reference to another array. We can get a
1543 slice from a vector by using the `as_slice()` method:
1544
1545 ```{rust}
1546 let vec = vec![1i, 2i, 3i];
1547 let slice = vec.as_slice();
1548 ```
1549
1550 All three types implement an `iter()` method, which returns an iterator. We'll
1551 talk more about the details of iterators later, but for now, the `iter()` method
1552 allows you to write a `for` loop that prints out the contents of a vector, array,
1553 or slice:
1554
1555 ```{rust}
1556 let vec = vec![1i, 2i, 3i];
1557
1558 for i in vec.iter() {
1559     println!("{}", i);
1560 }
1561 ```
1562
1563 This code will print each number in order, on its own line.
1564
1565 You can access a particular element of a vector, array, or slice by using
1566 **subscript notation**:
1567
1568 ```{rust}
1569 let names = ["Graydon", "Brian", "Niko"];
1570
1571 println!("The second name is: {}", names[1]);
1572 ```
1573
1574 These subscripts start at zero, like in most programming languages, so the
1575 first name is `names[0]` and the second name is `names[1]`. The above example
1576 prints `The second name is Brian`.
1577
1578 There's a whole lot more to vectors, but that's enough to get started. We have
1579 now learned all of the most basic Rust concepts. We're ready to start building
1580 our guessing game, but we need to know how to do one last thing first: get
1581 input from the keyboard. You can't have a guessing game without the ability to
1582 guess!
1583
1584 # Standard Input
1585
1586 Getting input from the keyboard is pretty easy, but uses some things
1587 we haven't seen before. Here's a simple program that reads some input,
1588 and then prints it back out:
1589
1590 ```{rust,ignore}
1591 use std::io;
1592
1593 fn main() {
1594     println!("Type something!");
1595
1596     let input = std::io::stdin().read_line().ok().expect("Failed to read line");
1597
1598     println!("{}", input);
1599 }
1600 ```
1601
1602 Let's go over these chunks, one by one:
1603
1604 ```{rust,ignore}
1605 std::io::stdin();
1606 ```
1607
1608 This calls a function, `stdin()`, that lives inside the `std::io` module. As
1609 you can imagine, everything in `std` is provided by Rust, the 'standard
1610 library.' We'll talk more about the module system later.
1611
1612 Since writing the fully qualified name all the time is annoying, we can use
1613 the `use` statement to import it in:
1614
1615 ```{rust}
1616 use std::io::stdin;
1617
1618 stdin();
1619 ```
1620
1621 However, it's considered better practice to not import individual functions, but
1622 to import the module, and only use one level of qualification:
1623
1624 ```{rust}
1625 use std::io;
1626
1627 io::stdin();
1628 ```
1629
1630 Let's update our example to use this style:
1631
1632 ```{rust,ignore}
1633 use std::io;
1634
1635 fn main() {
1636     println!("Type something!");
1637
1638     let input = io::stdin().read_line().ok().expect("Failed to read line");
1639
1640     println!("{}", input);
1641 }
1642 ```
1643
1644 Next up:
1645
1646 ```{rust,ignore}
1647 .read_line()
1648 ```
1649
1650 The `read_line()` method can be called on the result of `stdin()` to return
1651 a full line of input. Nice and easy.
1652
1653 ```{rust,ignore}
1654 .ok().expect("Failed to read line");
1655 ```
1656
1657 Do you remember this code?
1658
1659 ```{rust}
1660 enum OptionalInt {
1661     Value(int),
1662     Missing,
1663 }
1664
1665 fn main() {
1666     let x = Value(5);
1667     let y = Missing;
1668
1669     match x {
1670         Value(n) => println!("x is {:d}", n),
1671         Missing  => println!("x is missing!"),
1672     }
1673
1674     match y {
1675         Value(n) => println!("y is {:d}", n),
1676         Missing  => println!("y is missing!"),
1677     }
1678 }
1679 ```
1680
1681 We had to match each time, to see if we had a value or not. In this case,
1682 though, we _know_ that `x` has a `Value`. But `match` forces us to handle
1683 the `missing` case. This is what we want 99% of the time, but sometimes, we
1684 know better than the compiler.
1685
1686 Likewise, `read_line()` does not return a line of input. It _might_ return a
1687 line of input. It might also fail to do so. This could happen if our program
1688 isn't running in a terminal, but as part of a cron job, or some other context
1689 where there's no standard input. Because of this, `read_line` returns a type
1690 very similar to our `OptionalInt`: an `IoResult<T>`. We haven't talked about
1691 `IoResult<T>` yet because it is the **generic** form of our `OptionalInt`.
1692 Until then, you can think of it as being the same thing, just for any type, not
1693 just `int`s.
1694
1695 Rust provides a method on these `IoResult<T>`s called `ok()`, which does the
1696 same thing as our `match` statement, but assuming that we have a valid value.
1697 If we don't, it will terminate our program. In this case, if we can't get
1698 input, our program doesn't work, so we're okay with that. In most cases, we
1699 would want to handle the error case explicitly. The result of `ok()` has a
1700 method, `expect()`, which allows us to give an error message if this crash
1701 happens.
1702
1703 We will cover the exact details of how all of this works later in the Guide.
1704 For now, this gives you enough of a basic understanding to work with.
1705
1706 Back to the code we were working on! Here's a refresher:
1707
1708 ```{rust,ignore}
1709 use std::io;
1710
1711 fn main() {
1712     println!("Type something!");
1713
1714     let input = io::stdin().read_line().ok().expect("Failed to read line");
1715
1716     println!("{}", input);
1717 }
1718 ```
1719
1720 With long lines like this, Rust gives you some flexibility with the whitespace.
1721 We _could_ write the example like this:
1722
1723 ```{rust,ignore}
1724 use std::io;
1725
1726 fn main() {
1727     println!("Type something!");
1728
1729     let input = io::stdin()
1730                   .read_line()
1731                   .ok()
1732                   .expect("Failed to read line");
1733
1734     println!("{}", input);
1735 }
1736 ```
1737
1738 Sometimes, this makes things more readable. Sometimes, less. Use your judgment
1739 here.
1740
1741 That's all you need to get basic input from the standard input! It's not too
1742 complicated, but there are a number of small parts.
1743
1744 # Guessing Game
1745
1746 Okay! We've got the basics of Rust down. Let's write a bigger program.
1747
1748 For our first project, we'll implement a classic beginner programming problem:
1749 the guessing game. Here's how it works: Our program will generate a random
1750 integer between one and a hundred. It will then prompt us to enter a guess.
1751 Upon entering our guess, it will tell us if we're too low or too high. Once we
1752 guess correctly, it will congratulate us, and print the number of guesses we've
1753 taken to the screen. Sound good?
1754
1755 ## Set up
1756
1757 Let's set up a new project. Go to your projects directory. Remember how we
1758 had to create our directory structure and a `Cargo.toml` for `hello_world`? Cargo
1759 has a command that does that for us. Let's give it a shot:
1760
1761 ```{bash}
1762 $ cd ~/projects
1763 $ cargo new guessing_game --bin
1764 $ cd guessing_game
1765 ```
1766
1767 We pass the name of our project to `cargo new`, and then the `--bin` flag,
1768 since we're making a binary, rather than a library.
1769
1770 Check out the generated `Cargo.toml`:
1771
1772 ```{ignore}
1773 [package]
1774
1775 name = "guessing_game"
1776 version = "0.0.1"
1777 authors = ["Your Name <you@example.com>"]
1778 ```
1779
1780 Cargo gets this information from your environment. If it's not correct, go ahead
1781 and fix that.
1782
1783 Finally, Cargo generated a hello, world for us. Check out `src/main.rs`:
1784
1785 ```{rust}
1786 fn main() {
1787     println!("Hello, world!");
1788 }
1789 ```
1790
1791 Let's try compiling what Cargo gave us:
1792
1793 ```{bash}
1794 $ cargo build
1795    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
1796 ```
1797
1798 Excellent! Open up your `src/main.rs` again. We'll be writing all of
1799 our code in this file. We'll talk about multiple-file projects later on in the
1800 guide.
1801
1802 Before we move on, let me show you one more Cargo command: `run`. `cargo run`
1803 is kind of like `cargo build`, but it also then runs the produced executable.
1804 Try it out:
1805
1806 ```{notrust,ignore}
1807 $ cargo run
1808    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
1809      Running `target/guessing_game`
1810 Hello, world!
1811 ```
1812
1813 Great! The `run` command comes in handy when you need to rapidly iterate on a project.
1814 Our game is just such a project, we need to quickly test each iteration before moving on to the next one.
1815
1816 ## Processing a Guess
1817
1818 Let's get to it! The first thing we need to do for our guessing game is
1819 allow our player to input a guess. Put this in your `src/main.rs`:
1820
1821 ```{rust,no_run}
1822 use std::io;
1823
1824 fn main() {
1825     println!("Guess the number!");
1826
1827     println!("Please input your guess.");
1828
1829     let input = io::stdin().read_line()
1830                            .ok()
1831                            .expect("Failed to read line");
1832
1833     println!("You guessed: {}", input);
1834 }
1835 ```
1836
1837 You've seen this code before, when we talked about standard input. We
1838 import the `std::io` module with `use`, and then our `main` function contains
1839 our program's logic. We print a little message announcing the game, ask the
1840 user to input a guess, get their input, and then print it out.
1841
1842 Because we talked about this in the section on standard I/O, I won't go into
1843 more details here. If you need a refresher, go re-read that section.
1844
1845 ## Generating a secret number
1846
1847 Next, we need to generate a secret number. To do that, we need to use Rust's
1848 random number generation, which we haven't talked about yet. Rust includes a
1849 bunch of interesting functions in its standard library. If you need a bit of
1850 code, it's possible that it's already been written for you! In this case,
1851 we do know that Rust has random number generation, but we don't know how to
1852 use it.
1853
1854 Enter the docs. Rust has a page specifically to document the standard library.
1855 You can find that page [here](std/index.html). There's a lot of information on
1856 that page, but the best part is the search bar. Right up at the top, there's
1857 a box that you can enter in a search term. The search is pretty primitive
1858 right now, but is getting better all the time. If you type 'random' in that
1859 box, the page will update to [this
1860 one](http://doc.rust-lang.org/std/index.html?search=random). The very first
1861 result is a link to
1862 [std::rand::random](http://doc.rust-lang.org/std/rand/fn.random.html). If we
1863 click on that result, we'll be taken to its documentation page.
1864
1865 This page shows us a few things: the type signature of the function, some
1866 explanatory text, and then an example. Let's modify our code to add in the
1867 `random` function:
1868
1869 ```{rust,ignore}
1870 use std::io;
1871 use std::rand;
1872
1873 fn main() {
1874     println!("Guess the number!");
1875
1876     let secret_number = (rand::random() % 100i) + 1i;
1877
1878     println!("The secret number is: {}", secret_number);
1879
1880     println!("Please input your guess.");
1881
1882     let input = io::stdin().read_line()
1883                            .ok()
1884                            .expect("Failed to read line");
1885
1886
1887     println!("You guessed: {}", input);
1888 }
1889 ```
1890
1891 The first thing we changed was to `use std::rand`, as the docs
1892 explained.  We then added in a `let` expression to create a variable binding
1893 named `secret_number`, and we printed out its result.
1894
1895 Also, you may wonder why we are using `%` on the result of `rand::random()`.
1896 This operator is called 'modulo', and it returns the remainder of a division.
1897 By taking the modulo of the result of `rand::random()`, we're limiting the
1898 values to be between 0 and 99. Then, we add one to the result, making it from 1
1899 to 100. Using modulo can give you a very, very small bias in the result, but
1900 for this example, it is not important.
1901
1902 Let's try to compile this using `cargo build`:
1903
1904 ```{notrust,no_run}
1905 $ cargo build
1906    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
1907 src/main.rs:7:26: 7:34 error: the type of this value must be known in this context
1908 src/main.rs:7     let secret_number = (rand::random() % 100i) + 1i;
1909                                        ^~~~~~~~
1910 error: aborting due to previous error
1911 ```
1912
1913 It didn't work! Rust says "the type of this value must be known in this
1914 context." What's up with that? Well, as it turns out, `rand::random()` can
1915 generate many kinds of random values, not just integers. And in this case, Rust
1916 isn't sure what kind of value `random()` should generate. So we have to help
1917 it. With number literals, we just add an `i` onto the end to tell Rust they're
1918 integers, but that does not work with functions. There's a different syntax,
1919 and it looks like this:
1920
1921 ```{rust,ignore}
1922 rand::random::<int>();
1923 ```
1924
1925 This says "please give me a random `int` value." We can change our code to use
1926 this hint...
1927
1928 ```{rust,no_run}
1929 use std::io;
1930 use std::rand;
1931
1932 fn main() {
1933     println!("Guess the number!");
1934
1935     let secret_number = (rand::random::<int>() % 100i) + 1i;
1936
1937     println!("The secret number is: {}", secret_number);
1938
1939     println!("Please input your guess.");
1940
1941     let input = io::stdin().read_line()
1942                            .ok()
1943                            .expect("Failed to read line");
1944
1945
1946     println!("You guessed: {}", input);
1947 }
1948 ```
1949
1950 Try running our new program a few times:
1951
1952 ```{notrust,ignore}
1953 $ cargo run
1954    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
1955      Running `target/guessing_game`
1956 Guess the number!
1957 The secret number is: 7
1958 Please input your guess.
1959 4
1960 You guessed: 4
1961 $ ./target/guessing_game
1962 Guess the number!
1963 The secret number is: 83
1964 Please input your guess.
1965 5
1966 You guessed: 5
1967 $ ./target/guessing_game
1968 Guess the number!
1969 The secret number is: -29
1970 Please input your guess.
1971 42
1972 You guessed: 42
1973 ```
1974
1975 Wait. Negative 29? We wanted a number between one and a hundred! We have two
1976 options here: we can either ask `random()` to generate an unsigned integer, which
1977 can only be positive, or we can use the `abs()` function. Let's go with the
1978 unsigned integer approach. If we want a random positive number, we should ask for
1979 a random positive number. Our code looks like this now:
1980
1981 ```{rust,no_run}
1982 use std::io;
1983 use std::rand;
1984
1985 fn main() {
1986     println!("Guess the number!");
1987
1988     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
1989
1990     println!("The secret number is: {}", secret_number);
1991
1992     println!("Please input your guess.");
1993
1994     let input = io::stdin().read_line()
1995                            .ok()
1996                            .expect("Failed to read line");
1997
1998
1999     println!("You guessed: {}", input);
2000 }
2001 ```
2002
2003 And trying it out:
2004
2005 ```{notrust,ignore}
2006 $ cargo run
2007    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2008      Running `target/guessing_game`
2009 Guess the number!
2010 The secret number is: 57
2011 Please input your guess.
2012 3
2013 You guessed: 3
2014 ```
2015
2016 Great! Next up: let's compare our guess to the secret guess.
2017
2018 ## Comparing guesses
2019
2020 If you remember, earlier in the tutorial, we made a `cmp` function that compared
2021 two numbers. Let's add that in, along with a `match` statement to compare the
2022 guess to the secret guess:
2023
2024 ```{rust,ignore}
2025 use std::io;
2026 use std::rand;
2027
2028 fn main() {
2029     println!("Guess the number!");
2030
2031     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2032
2033     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2034
2035     println!("Please input your guess.");
2036
2037     let input = io::stdin().read_line()
2038                            .ok()
2039                            .expect("Failed to read line");
2040
2041
2042     println!("You guessed: {}", input);
2043
2044     match cmp(input, secret_number) {
2045         Less    => println!("Too small!"),
2046         Greater => println!("Too big!"),
2047         Equal   => { println!("You win!"); },
2048     }
2049 }
2050
2051 fn cmp(a: int, b: int) -> Ordering {
2052     if a < b { Less }
2053     else if a > b { Greater }
2054     else { Equal }
2055 }
2056 ```
2057
2058 If we try to compile, we'll get some errors:
2059
2060 ```{notrust,ignore}
2061 $ cargo build
2062    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2063 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)
2064 src/main.rs:20     match cmp(input, secret_number) {
2065                              ^~~~~
2066 src/main.rs:20:22: 20:35 error: mismatched types: expected `int` but found `uint` (expected int but found uint)
2067 src/main.rs:20     match cmp(input, secret_number) {
2068                                     ^~~~~~~~~~~~~
2069 error: aborting due to 2 previous errors
2070 ```
2071
2072 This often happens when writing Rust programs, and is one of Rust's greatest
2073 strengths. You try out some code, see if it compiles, and Rust tells you that
2074 you've done something wrong. In this case, our `cmp` function works on integers,
2075 but we've given it unsigned integers. In this case, the fix is easy, because
2076 we wrote the `cmp` function! Let's change it to take `uint`s:
2077
2078 ```{rust,ignore}
2079 use std::io;
2080 use std::rand;
2081
2082 fn main() {
2083     println!("Guess the number!");
2084
2085     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2086
2087     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2088
2089     println!("Please input your guess.");
2090
2091     let input = io::stdin().read_line()
2092                            .ok()
2093                            .expect("Failed to read line");
2094
2095
2096     println!("You guessed: {}", input);
2097
2098     match cmp(input, secret_number) {
2099         Less    => println!("Too small!"),
2100         Greater => println!("Too big!"),
2101         Equal   => { println!("You win!"); },
2102     }
2103 }
2104
2105 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2106     if a < b { Less }
2107     else if a > b { Greater }
2108     else { Equal }
2109 }
2110 ```
2111
2112 And try compiling again:
2113
2114 ```{notrust,ignore}
2115 $ cargo build
2116    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2117 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)
2118 src/main.rs:20     match cmp(input, secret_number) {
2119                              ^~~~~
2120 error: aborting due to previous error
2121 ```
2122
2123 This error is similar to the last one: we expected to get a `uint`, but we got
2124 a `String` instead! That's because our `input` variable is coming from the
2125 standard input, and you can guess anything. Try it:
2126
2127 ```{notrust,ignore}
2128 $ ./target/guessing_game
2129 Guess the number!
2130 The secret number is: 73
2131 Please input your guess.
2132 hello
2133 You guessed: hello
2134 ```
2135
2136 Oops! Also, you'll note that we just ran our program even though it didn't compile.
2137 This works because the older version we did successfully compile was still lying
2138 around. Gotta be careful!
2139
2140 Anyway, we have a `String`, but we need a `uint`. What to do? Well, there's
2141 a function for that:
2142
2143 ```{rust,ignore}
2144 let input = io::stdin().read_line()
2145                        .ok()
2146                        .expect("Failed to read line");
2147 let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice());
2148 ```
2149
2150 The `from_str` function takes in a `&str` value and converts it into something.
2151 We tell it what kind of something with a type hint. Remember our type hint with
2152 `random()`? It looked like this:
2153
2154 ```{rust,ignore}
2155 rand::random::<uint>();
2156 ```
2157
2158 There's an alternate way of providing a hint too, and that's declaring the type
2159 in a `let`:
2160
2161 ```{rust,ignore}
2162 let x: uint = rand::random();
2163 ```
2164
2165 In this case, we say `x` is a `uint` explicitly, so Rust is able to properly
2166 tell `random()` what to generate. In a similar fashion, both of these work:
2167
2168 ```{rust,ignore}
2169 let input_num = from_str::<Option<uint>>("5");
2170 let input_num: Option<uint> = from_str("5");
2171 ```
2172
2173 In this case, I happen to prefer the latter, and in the `random()` case, I prefer
2174 the former. I think the nested `<>`s make the first option especially ugly and
2175 a bit harder to read.
2176
2177 Anyway, with us now converting our input to a number, our code looks like this:
2178
2179 ```{rust,ignore}
2180 use std::io;
2181 use std::rand;
2182
2183 fn main() {
2184     println!("Guess the number!");
2185
2186     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2187
2188     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2189
2190     println!("Please input your guess.");
2191
2192     let input = io::stdin().read_line()
2193                            .ok()
2194                            .expect("Failed to read line");
2195     let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice());
2196
2197
2198
2199     println!("You guessed: {}", input_num);
2200
2201     match cmp(input_num, secret_number) {
2202         Less    => println!("Too small!"),
2203         Greater => println!("Too big!"),
2204         Equal   => { println!("You win!"); },
2205     }
2206 }
2207
2208 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2209     if a < b { Less }
2210     else if a > b { Greater }
2211     else { Equal }
2212 }
2213 ```
2214
2215 Let's try it out!
2216
2217 ```{notrust,ignore}
2218 $ cargo build
2219    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2220 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)
2221 src/main.rs:22     match cmp(input_num, secret_number) {
2222                              ^~~~~~~~~
2223 error: aborting due to previous error
2224 ```
2225
2226 Oh yeah! Our `input_num` has the type `Option<uint>`, rather than `uint`. We
2227 need to unwrap the Option. If you remember from before, `match` is a great way
2228 to do that. Try this code:
2229
2230 ```{rust,no_run}
2231 use std::io;
2232 use std::rand;
2233
2234 fn main() {
2235     println!("Guess the number!");
2236
2237     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2238
2239     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2240
2241     println!("Please input your guess.");
2242
2243     let input = io::stdin().read_line()
2244                            .ok()
2245                            .expect("Failed to read line");
2246     let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice());
2247
2248     let num = match input_num {
2249         Some(num) => num,
2250         None      => {
2251             println!("Please input a number!");
2252             return;
2253         }
2254     };
2255
2256
2257     println!("You guessed: {}", num);
2258
2259     match cmp(num, secret_number) {
2260         Less    => println!("Too small!"),
2261         Greater => println!("Too big!"),
2262         Equal   => { println!("You win!"); },
2263     }
2264 }
2265
2266 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2267     if a < b { Less }
2268     else if a > b { Greater }
2269     else { Equal }
2270 }
2271 ```
2272
2273 We use a `match` to either give us the `uint` inside of the `Option`, or we
2274 print an error message and return. Let's give this a shot:
2275
2276 ```{notrust,ignore}
2277 $ cargo run
2278    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2279      Running `target/guessing_game`
2280 Guess the number!
2281 The secret number is: 17
2282 Please input your guess.
2283 5
2284 Please input a number!
2285 ```
2286
2287 Uh, what? But we did!
2288
2289 ... actually, we didn't. See, when you get a line of input from `stdin()`,
2290 you get all the input. Including the `\n` character from you pressing Enter.
2291 So, `from_str()` sees the string `"5\n"` and says "nope, that's not a number,
2292 there's non-number stuff in there!" Luckily for us, `&str`s have an easy
2293 method we can use defined on them: `trim()`. One small modification, and our
2294 code looks like this:
2295
2296 ```{rust,no_run}
2297 use std::io;
2298 use std::rand;
2299
2300 fn main() {
2301     println!("Guess the number!");
2302
2303     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2304
2305     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2306
2307     println!("Please input your guess.");
2308
2309     let input = io::stdin().read_line()
2310                            .ok()
2311                            .expect("Failed to read line");
2312     let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice().trim());
2313
2314     let num = match input_num {
2315         Some(num) => num,
2316         None      => {
2317             println!("Please input a number!");
2318             return;
2319         }
2320     };
2321
2322
2323     println!("You guessed: {}", num);
2324
2325     match cmp(num, secret_number) {
2326         Less    => println!("Too small!"),
2327         Greater => println!("Too big!"),
2328         Equal   => { println!("You win!"); },
2329     }
2330 }
2331
2332 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2333     if a < b { Less }
2334     else if a > b { Greater }
2335     else { Equal }
2336 }
2337 ```
2338
2339 Let's try it!
2340
2341 ```{notrust,ignore}
2342 $ cargo run
2343    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2344      Running `target/guessing_game`
2345 Guess the number!
2346 The secret number is: 58
2347 Please input your guess.
2348   76
2349 You guessed: 76
2350 Too big!
2351 ```
2352
2353 Nice! You can see I even added spaces before my guess, and it still figured
2354 out that I guessed 76. Run the program a few times, and verify that guessing
2355 the number works, as well as guessing a number too small.
2356
2357 The Rust compiler helped us out quite a bit there! This technique is called
2358 "lean on the compiler," and it's often useful when working on some code. Let
2359 the error messages help guide you towards the correct types.
2360
2361 Now we've got most of the game working, but we can only make one guess. Let's
2362 change that by adding loops!
2363
2364 ## Looping
2365
2366 As we already discussed, the `loop` keyword gives us an infinite loop. So
2367 let's add that in:
2368
2369 ```{rust,no_run}
2370 use std::io;
2371 use std::rand;
2372
2373 fn main() {
2374     println!("Guess the number!");
2375
2376     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2377
2378     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2379
2380     loop {
2381
2382         println!("Please input your guess.");
2383
2384         let input = io::stdin().read_line()
2385                                .ok()
2386                                .expect("Failed to read line");
2387         let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice().trim());
2388
2389         let num = match input_num {
2390             Some(num) => num,
2391             None      => {
2392                 println!("Please input a number!");
2393                 return;
2394             }
2395         };
2396
2397
2398         println!("You guessed: {}", num);
2399
2400         match cmp(num, secret_number) {
2401             Less    => println!("Too small!"),
2402             Greater => println!("Too big!"),
2403             Equal   => { println!("You win!"); },
2404         }
2405     }
2406 }
2407
2408 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2409     if a < b { Less }
2410     else if a > b { Greater }
2411     else { Equal }
2412 }
2413 ```
2414
2415 And try it out. But wait, didn't we just add an infinite loop? Yup. Remember
2416 that `return`? If we give a non-number answer, we'll `return` and quit. Observe:
2417
2418 ```{notrust,ignore}
2419 $ cargo run
2420    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2421      Running `target/guessing_game`
2422 Guess the number!
2423 The secret number is: 59
2424 Please input your guess.
2425 45
2426 You guessed: 45
2427 Too small!
2428 Please input your guess.
2429 60
2430 You guessed: 60
2431 Too big!
2432 Please input your guess.
2433 59
2434 You guessed: 59
2435 You win!
2436 Please input your guess.
2437 quit
2438 Please input a number!
2439 ```
2440
2441 Ha! `quit` actually quits. As does any other non-number input. Well, this is
2442 suboptimal to say the least. First, let's actually quit when you win the game:
2443
2444 ```{rust,no_run}
2445 use std::io;
2446 use std::rand;
2447
2448 fn main() {
2449     println!("Guess the number!");
2450
2451     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2452
2453     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2454
2455     loop {
2456
2457         println!("Please input your guess.");
2458
2459         let input = io::stdin().read_line()
2460                                .ok()
2461                                .expect("Failed to read line");
2462         let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice().trim());
2463
2464         let num = match input_num {
2465             Some(num) => num,
2466             None      => {
2467                 println!("Please input a number!");
2468                 return;
2469             }
2470         };
2471
2472
2473         println!("You guessed: {}", num);
2474
2475         match cmp(num, secret_number) {
2476             Less    => println!("Too small!"),
2477             Greater => println!("Too big!"),
2478             Equal   => {
2479                 println!("You win!");
2480                 return;
2481             },
2482         }
2483     }
2484 }
2485
2486 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2487     if a < b { Less }
2488     else if a > b { Greater }
2489     else { Equal }
2490 }
2491 ```
2492
2493 By adding the `return` line after the `You win!`, we'll exit the program when
2494 we win. We have just one more tweak to make: when someone inputs a non-number,
2495 we don't want to quit, we just want to ignore it. Change that `return` to
2496 `continue`:
2497
2498
2499 ```{rust,no_run}
2500 use std::io;
2501 use std::rand;
2502
2503 fn main() {
2504     println!("Guess the number!");
2505
2506     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2507
2508     println!("The secret number is: {}", secret_number);
2509
2510     loop {
2511
2512         println!("Please input your guess.");
2513
2514         let input = io::stdin().read_line()
2515                                .ok()
2516                                .expect("Failed to read line");
2517         let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice().trim());
2518
2519         let num = match input_num {
2520             Some(num) => num,
2521             None      => {
2522                 println!("Please input a number!");
2523                 continue;
2524             }
2525         };
2526
2527
2528         println!("You guessed: {}", num);
2529
2530         match cmp(num, secret_number) {
2531             Less    => println!("Too small!"),
2532             Greater => println!("Too big!"),
2533             Equal   => {
2534                 println!("You win!");
2535                 return;
2536             },
2537         }
2538     }
2539 }
2540
2541 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2542     if a < b { Less }
2543     else if a > b { Greater }
2544     else { Equal }
2545 }
2546 ```
2547
2548 Now we should be good! Let's try:
2549
2550 ```{notrust,ignore}
2551 $ cargo run
2552    Compiling guessing_game v0.0.1 (file:///home/you/projects/guessing_game)
2553      Running `target/guessing_game`
2554 Guess the number!
2555 The secret number is: 61
2556 Please input your guess.
2557 10
2558 You guessed: 10
2559 Too small!
2560 Please input your guess.
2561 99
2562 You guessed: 99
2563 Too big!
2564 Please input your guess.
2565 foo
2566 Please input a number!
2567 Please input your guess.
2568 61
2569 You guessed: 61
2570 You win!
2571 ```
2572
2573 Awesome! With one tiny last tweak, we have finished the guessing game. Can you
2574 think of what it is? That's right, we don't want to print out the secret number.
2575 It was good for testing, but it kind of ruins the game. Here's our final source:
2576
2577 ```{rust,no_run}
2578 use std::io;
2579 use std::rand;
2580
2581 fn main() {
2582     println!("Guess the number!");
2583
2584     let secret_number = (rand::random::<uint>() % 100u) + 1u;
2585
2586     loop {
2587
2588         println!("Please input your guess.");
2589
2590         let input = io::stdin().read_line()
2591                                .ok()
2592                                .expect("Failed to read line");
2593         let input_num: Option<uint> = from_str(input.as_slice().trim());
2594
2595         let num = match input_num {
2596             Some(num) => num,
2597             None      => {
2598                 println!("Please input a number!");
2599                 continue;
2600             }
2601         };
2602
2603
2604         println!("You guessed: {}", num);
2605
2606         match cmp(num, secret_number) {
2607             Less    => println!("Too small!"),
2608             Greater => println!("Too big!"),
2609             Equal   => {
2610                 println!("You win!");
2611                 return;
2612             },
2613         }
2614     }
2615 }
2616
2617 fn cmp(a: uint, b: uint) -> Ordering {
2618     if a < b { Less }
2619     else if a > b { Greater }
2620     else { Equal }
2621 }
2622 ```
2623
2624 ## Complete!
2625
2626 At this point, you have successfully built the Guessing Game! Congratulations!
2627
2628 You've now learned the basic syntax of Rust. All of this is relatively close to
2629 various other programming languages you have used in the past. These
2630 fundamental syntactical and semantic elements will form the foundation for the
2631 rest of your Rust education.
2632
2633 Now that you're an expert at the basics, it's time to learn about some of
2634 Rust's more unique features.
2635
2636 # Crates and Modules
2637
2638 Rust features a strong module system, but it works a bit differently than in
2639 other programming languages. Rust's module system has two main components:
2640 **crate**s, and **module**s.
2641
2642 A crate is Rust's unit of independent compilation. Rust always compiles one
2643 crate at a time, producing either a library or an executable. However, executables
2644 usually depend on libraries, and many libraries depend on other libraries as well.
2645 To support this, crates can depend on other crates.
2646
2647 Each crate contains a hierarchy of modules. This tree starts off with a single
2648 module, called the **crate root**. Within the crate root, we can declare other
2649 modules, which can contain other modules, as deeply as you'd like.
2650
2651 Note that we haven't mentioned anything about files yet. Rust does not impose a
2652 particular relationship between your filesystem structure and your module
2653 structure. That said, there is a conventional approach to how Rust looks for
2654 modules on the file system, but it's also overridable.
2655
2656 Enough talk, let's build something! Let's make a new project called `modules`.
2657
2658 ```{bash,ignore}
2659 $ cd ~/projects
2660 $ cargo new modules --bin
2661 ```
2662
2663 Let's double check our work by compiling:
2664
2665 ```{bash,notrust}
2666 $ cargo run
2667    Compiling modules v0.0.1 (file:///home/you/projects/modules)
2668      Running `target/modules`
2669 Hello, world!
2670 ```
2671
2672 Excellent! So, we already have a single crate here: our `src/main.rs` is a crate.
2673 Everything in that file is in the crate root. A crate that generates an executable
2674 defines a `main` function inside its root, as we've done here.
2675
2676 Let's define a new module inside our crate. Edit `src/main.rs` to look
2677 like this:
2678
2679 ```
2680 fn main() {
2681     println!("Hello, world!");
2682 }
2683
2684 mod hello {
2685     fn print_hello() {
2686         println!("Hello, world!");
2687     }
2688 }
2689 ```
2690
2691 We now have a module named `hello` inside of our crate root. Modules use
2692 `snake_case` naming, like functions and variable bindings.
2693
2694 Inside the `hello` module, we've defined a `print_hello` function. This will
2695 also print out our hello world message. Modules allow you to split up your
2696 program into nice neat boxes of functionality, grouping common things together,
2697 and keeping different things apart. It's kinda like having a set of shelves:
2698 a place for everything and everything in its place.
2699
2700 To call our `print_hello` function, we use the double colon (`::`):
2701
2702 ```{rust,ignore}
2703 hello::print_hello();
2704 ```
2705
2706 You've seen this before, with `io::stdin()` and `rand::random()`. Now you know
2707 how to make your own. However, crates and modules have rules about
2708 **visibility**, which controls who exactly may use the functions defined in a
2709 given module. By default, everything in a module is private, which means that
2710 it can only be used by other functions in the same module. This will not
2711 compile:
2712
2713 ```{rust,ignore}
2714 fn main() {
2715     hello::print_hello();
2716 }
2717
2718 mod hello {
2719     fn print_hello() {
2720         println!("Hello, world!");
2721     }
2722 }
2723 ```
2724
2725 It gives an error:
2726
2727 ```{notrust,ignore}
2728    Compiling modules v0.0.1 (file:///home/you/projects/modules)
2729 src/main.rs:2:5: 2:23 error: function `print_hello` is private
2730 src/main.rs:2     hello::print_hello();
2731                   ^~~~~~~~~~~~~~~~~~
2732 ```
2733
2734 To make it public, we use the `pub` keyword:
2735
2736 ```{rust}
2737 fn main() {
2738     hello::print_hello();
2739 }
2740
2741 mod hello {
2742     pub fn print_hello() {
2743         println!("Hello, world!");
2744     }
2745 }
2746 ```
2747
2748 This will work:
2749
2750 ```{notrust,ignore}
2751 $ cargo run
2752    Compiling modules v0.0.1 (file:///home/you/projects/modules)
2753      Running `target/modules`
2754 Hello, world!
2755 ```
2756
2757 Nice!
2758
2759 There's a common pattern when you're building an executable: you build both an
2760 executable and a library, and put most of your logic in the library. That way,
2761 other programs can use that library to build their own functionality.
2762
2763 Let's do that with our project. If you remember, libraries and executables
2764 are both crates, so while our project has one crate now, let's make a second:
2765 one for the library, and one for the executable.
2766
2767 To make the second crate, open up `src/lib.rs` and put this code in it:
2768
2769 ```{rust}
2770 mod hello {
2771     pub fn print_hello() {
2772         println!("Hello, world!");
2773     }
2774 }
2775 ```
2776
2777 And change your `src/main.rs` to look like this:
2778
2779 ```{rust,ignore}
2780 extern crate modules;
2781
2782 fn main() {
2783     modules::hello::print_hello();
2784 }
2785 ```
2786
2787 There's been a few changes. First, we moved our `hello` module into its own
2788 file, `src/lib.rs`. This is the file that Cargo expects a library crate to
2789 be named, by convention.
2790
2791 Next, we added an `extern crate modules` to the top of our `src/main.rs`. This,
2792 as you can guess, lets Rust know that our crate relies on another, external
2793 crate. We also had to modify our call to `print_hello`: now that it's in
2794 another crate, we need to specify that crate first.
2795
2796 This doesn't _quite_ work yet. Try it:
2797
2798 ```{notrust,ignore}
2799 $ cargo build
2800    Compiling modules v0.0.1 (file:///home/you/projects/modules)
2801 /home/you/projects/modules/src/lib.rs:2:5: 4:6 warning: code is never used: `print_hello`, #[warn(dead_code)] on by default
2802 /home/you/projects/modules/src/lib.rs:2     pub fn print_hello() {
2803 /home/you/projects/modules/src/lib.rs:3         println!("Hello, world!");
2804 /home/you/projects/modules/src/lib.rs:4     }
2805 /home/you/projects/modules/src/main.rs:4:5: 4:32 error: function `print_hello` is private
2806 /home/you/projects/modules/src/main.rs:4     modules::hello::print_hello();
2807                                           ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2808 error: aborting due to previous error
2809 Could not compile `modules`.
2810 ```
2811
2812 First, we get a warning that some code is never used. Odd. Next, we get an error:
2813 `print_hello` is private, so we can't call it. Notice that the first error came
2814 from `src/lib.rs`, and the second came from `src/main.rs`: cargo is smart enough
2815 to build it all with one command. Also, after seeing the second error, the warning
2816 makes sense: we never actually call `hello_world`, because we're not allowed to!
2817
2818 Just like modules, crates also have private visibility by default. Any modules
2819 inside of a crate can only be used by other modules in the crate, unless they
2820 use `pub`. In `src/lib.rs`, change this line:
2821
2822 ```{rust,ignore}
2823 mod hello {
2824 ```
2825
2826 To this:
2827
2828 ```{rust,ignore}
2829 pub mod hello {
2830 ```
2831
2832 And everything should work:
2833
2834 ```{notrust,ignore}
2835 $ cargo run
2836    Compiling modules v0.0.1 (file:///home/you/projects/modules)
2837      Running `target/modules`
2838 Hello, world!
2839 ```
2840
2841 Let's do one more thing: add a `goodbye` module as well. Imagine a `src/lib.rs`
2842 that looks like this:
2843
2844 ```{rust,ignore}
2845 pub mod hello {
2846     pub fn print_hello() {
2847         println!("Hello, world!");
2848     }
2849 }
2850
2851 pub mod goodbye {
2852     pub fn print_goodbye() {
2853         println!("Goodbye for now!");
2854     }
2855 }
2856 ```
2857
2858 Now, these two modules are pretty small, but imagine we've written a real, large
2859 program: they could both be huge. So maybe we want to move them into their own
2860 files. We can do that pretty easily, and there are two different conventions
2861 for doing it. Let's give each a try. First, make `src/lib.rs` look like this:
2862
2863 ```{rust,ignore}
2864 pub mod hello;
2865 pub mod goodbye;
2866 ```
2867
2868 This tells Rust that this crate has two public modules: `hello` and `goodbye`.
2869
2870 Next, make a `src/hello.rs` that contains this:
2871
2872 ```{rust,ignore}
2873 pub fn print_hello() {
2874     println!("Hello, world!");
2875 }
2876 ```
2877
2878 When we include a module like this, we don't need to make the `mod` declaration
2879 in `hello.rs`, because it's already been declared in `lib.rs`. `hello.rs` just
2880 contains the body of the module which is defined (by the `pub mod hello`) in
2881 `lib.rs`.  This helps prevent 'rightward drift': when you end up indenting so
2882 many times that your code is hard to read.
2883
2884 Finally, make a new directory, `src/goodbye`, and make a new file in it,
2885 `src/goodbye/mod.rs`:
2886
2887 ```{rust,ignore}
2888 pub fn print_goodbye() {
2889     println!("Bye for now!");
2890 }
2891 ```
2892
2893 Same deal, but we can make a folder with a `mod.rs` instead of `mod_name.rs` in
2894 the same directory. If you have a lot of modules, nested folders can make
2895 sense.  For example, if the `goodbye` module had its _own_ modules inside of
2896 it, putting all of that in a folder helps keep our directory structure tidy.
2897 And in fact, if you place the modules in separate files, they're required to be
2898 in separate folders.
2899
2900 This should all compile as usual:
2901
2902 ```{notrust,ignore}
2903 $ cargo build
2904    Compiling modules v0.0.1 (file:///home/you/projects/modules)
2905 ```
2906
2907 We've seen how the `::` operator can be used to call into modules, but when
2908 we have deep nesting like `modules::hello::say_hello`, it can get tedious.
2909 That's why we have the `use` keyword.
2910
2911 `use` allows us to bring certain names into another scope. For example, here's
2912 our main program:
2913
2914 ```{rust,ignore}
2915 extern crate modules;
2916
2917 fn main() {
2918     modules::hello::print_hello();
2919 }
2920 ```
2921
2922 We could instead write this:
2923
2924 ```{rust,ignore}
2925 extern crate modules;
2926
2927 use modules::hello::print_hello;
2928
2929 fn main() {
2930     print_hello();
2931 }
2932 ```
2933
2934 By bringing `print_hello` into scope, we don't need to qualify it anymore. However,
2935 it's considered proper style to do write this code like like this:
2936
2937 ```{rust,ignore}
2938 extern crate modules;
2939
2940 use modules::hello;
2941
2942 fn main() {
2943     hello::print_hello();
2944 }
2945 ```
2946
2947 By just bringing the module into scope, we can keep one level of namespacing.
2948
2949 # Testing
2950
2951 Traditionally, testing has not been a strong suit of most systems programming
2952 languages. Rust, however, has very basic testing built into the language
2953 itself.  While automated testing cannot prove that your code is bug-free, it is
2954 useful for verifying that certain behaviors work as intended.
2955
2956 Here's a very basic test:
2957
2958 ```{rust}
2959 #[test]
2960 fn is_one_equal_to_one() {
2961     assert_eq!(1i, 1i);
2962 }
2963 ```
2964
2965 You may notice something new: that `#[test]`. Before we get into the mechanics
2966 of testing, let's talk about attributes.
2967
2968 ## Attributes
2969
2970 Rust's testing system uses **attribute**s to mark which functions are tests.
2971 Attributes can be placed on any Rust **item**. Remember how most things in
2972 Rust are an expression, but `let` is not? Item declarations are also not
2973 expressions. Here's a list of things that qualify as an item:
2974
2975 * functions
2976 * modules
2977 * type definitions
2978 * structures
2979 * enumerations
2980 * static items
2981 * traits
2982 * implementations
2983
2984 You haven't learned about all of these things yet, but that's the list. As
2985 you can see, functions are at the top of it.
2986
2987 Attributes can appear in three ways:
2988
2989 1. A single identifier, the attribute name. `#[test]` is an example of this.
2990 2. An identifier followed by an equals sign (`=`) and a literal. `#[cfg=test]`
2991    is an example of this.
2992 3. An identifier followed by a parenthesized list of sub-attribute arguments.
2993    `#[cfg(unix, target_word_size = "32")]` is an example of this, where one of
2994     the sub-arguments is of the second kind.
2995
2996 There are a number of different kinds of attributes, enough that we won't go
2997 over them all here. Before we talk about the testing-specific attributes, I
2998 want to call out one of the most important kinds of attributes: stability
2999 markers.
3000
3001 ## Stability attributes
3002
3003 Rust provides six attributes to indicate the stability level of various
3004 parts of your library. The six levels are:
3005
3006 * deprecated: This item should no longer be used. No guarantee of backwards
3007   compatibility.
3008 * experimental: This item was only recently introduced or is otherwise in a
3009   state of flux. It may change significantly, or even be removed. No guarantee
3010   of backwards-compatibility.
3011 * unstable: This item is still under development, but requires more testing to
3012   be considered stable. No guarantee of backwards-compatibility.
3013 * stable: This item is considered stable, and will not change significantly.
3014   Guarantee of backwards-compatibility.
3015 * frozen: This item is very stable, and is unlikely to change. Guarantee of
3016   backwards-compatibility.
3017 * locked: This item will never change unless a serious bug is found. Guarantee
3018   of backwards-compatibility.
3019
3020 All of Rust's standard library uses these attribute markers to communicate
3021 their relative stability, and you should use them in your code, as well.
3022 There's an associated attribute, `warn`, that allows you to warn when you
3023 import an item marked with certain levels: deprecated, experimental and
3024 unstable. For now, only deprecated warns by default, but this will change once
3025 the standard library has been stabilized.
3026
3027 You can use the `warn` attribute like this:
3028
3029 ```{rust,ignore}
3030 #![warn(unstable)]
3031 ```
3032
3033 And later, when you import a crate:
3034
3035 ```{rust,ignore}
3036 extern crate some_crate;
3037 ```
3038
3039 You'll get a warning if you use something marked unstable.
3040
3041 You may have noticed an exclamation point in the `warn` attribute declaration.
3042 The `!` in this attribute means that this attribute applies to the enclosing
3043 item, rather than to the item that follows the attribute. So this `warn`
3044 attribute declaration applies to the enclosing crate itself, rather than
3045 to whatever item statement follows it:
3046
3047 ```{rust,ignore}
3048 // applies to the crate we're in
3049 #![warn(unstable)]
3050
3051 extern crate some_crate;
3052
3053 // applies to the following `fn`.
3054 #[test]
3055 fn a_test() {
3056   // ...
3057 }
3058 ```
3059
3060 ## Writing tests
3061
3062 Let's write a very simple crate in a test-driven manner. You know the drill by
3063 now: make a new project:
3064
3065 ```{bash,ignore}
3066 $ cd ~/projects
3067 $ cargo new testing --bin
3068 $ cd testing
3069 ```
3070
3071 And try it out:
3072
3073 ```{notrust,ignore}
3074 $ cargo run
3075    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3076      Running `target/testing`
3077 Hello, world!
3078 ```
3079
3080 Great. Rust's infrastructure supports tests in two sorts of places, and they're
3081 for two kinds of tests: you include **unit test**s inside of the crate itself,
3082 and you place **integration test**s inside a `tests` directory. "Unit tests"
3083 are small tests that test one focused unit, "integration tests" tests multiple
3084 units in integration. That said, this is a social convention, they're no different
3085 in syntax. Let's make a `tests` directory:
3086
3087 ```{bash,ignore}
3088 $ mkdir tests
3089 ```
3090
3091 Next, let's create an integration test in `tests/lib.rs`:
3092
3093 ```{rust,no_run}
3094 #[test]
3095 fn foo() {
3096     assert!(false);
3097 }
3098 ```
3099
3100 It doesn't matter what you name your test functions, though it's nice if
3101 you give them descriptive names. You'll see why in a moment. We then use a
3102 macro, `assert!`, to assert that something is true. In this case, we're giving
3103 it `false`, so this test should fail. Let's try it!
3104
3105 ```{notrust,ignore}
3106 $ cargo test
3107    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3108 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1:1: 3:2 warning: code is never used: `main`, #[warn(dead_code)] on by default
3109 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1 fn main() {
3110 /home/you/projects/testing/src/main.rs:2     println!("Hello, world");
3111 /home/you/projects/testing/src/main.rs:3 }
3112
3113 running 0 tests
3114
3115 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3116
3117
3118 running 1 test
3119 test foo ... FAILED
3120
3121 failures:
3122
3123 ---- foo stdout ----
3124         task 'foo' failed at 'assertion failed: false', /home/you/projects/testing/tests/lib.rs:3
3125
3126
3127
3128 failures:
3129     foo
3130
3131 test result: FAILED. 0 passed; 1 failed; 0 ignored; 0 measured
3132
3133 task '<main>' failed at 'Some tests failed', /home/you/src/rust/src/libtest/lib.rs:242
3134 ```
3135
3136 Lots of output! Let's break this down:
3137
3138 ```{notrust,ignore}
3139 $ cargo test
3140    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3141 ```
3142
3143 You can run all of your tests with `cargo test`. This runs both your tests in
3144 `tests`, as well as the tests you put inside of your crate.
3145
3146 ```{notrust,ignore}
3147 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1:1: 3:2 warning: code is never used: `main`, #[warn(dead_code)] on by default
3148 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1 fn main() {
3149 /home/you/projects/testing/src/main.rs:2     println!("Hello, world");
3150 /home/you/projects/testing/src/main.rs:3 }
3151 ```
3152
3153 Rust has a **lint** called 'warn on dead code' used by default. A lint is a
3154 bit of code that checks your code, and can tell you things about it. In this
3155 case, Rust is warning us that we've written some code that's never used: our
3156 `main` function. Of course, since we're running tests, we don't use `main`.
3157 We'll turn this lint off for just this function soon. For now, just ignore this
3158 output.
3159
3160 ```{notrust,ignore}
3161 running 0 tests
3162
3163 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3164 ```
3165
3166 Wait a minute, zero tests? Didn't we define one? Yup. This output is from
3167 attempting to run the tests in our crate, of which we don't have any.
3168 You'll note that Rust reports on several kinds of tests: passed, failed,
3169 ignored, and measured. The 'measured' tests refer to benchmark tests, which
3170 we'll cover soon enough!
3171
3172 ```{notrust,ignore}
3173 running 1 test
3174 test foo ... FAILED
3175 ```
3176
3177 Now we're getting somewhere. Remember when we talked about naming our tests
3178 with good names? This is why. Here, it says 'test foo' because we called our
3179 test 'foo.' If we had given it a good name, it'd be more clear which test
3180 failed, especially as we accumulate more tests.
3181
3182 ```{notrust,ignore}
3183 failures:
3184
3185 ---- foo stdout ----
3186         task 'foo' failed at 'assertion failed: false', /home/you/projects/testing/tests/lib.rs:3
3187
3188
3189
3190 failures:
3191     foo
3192
3193 test result: FAILED. 0 passed; 1 failed; 0 ignored; 0 measured
3194
3195 task '<main>' failed at 'Some tests failed', /home/you/src/rust/src/libtest/lib.rs:242
3196 ```
3197
3198 After all the tests run, Rust will show us any output from our failed tests.
3199 In this instance, Rust tells us that our assertion failed, with false. This was
3200 what we expected.
3201
3202 Whew! Let's fix our test:
3203
3204 ```{rust}
3205 #[test]
3206 fn foo() {
3207     assert!(true);
3208 }
3209 ```
3210
3211 And then try to run our tests again:
3212
3213 ```{notrust,ignore}
3214 $ cargo test
3215    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3216 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1:1: 3:2 warning: code is never used: `main`, #[warn(dead_code)] on by default
3217 /home/you/projects/testing/src/main.rs:1 fn main() {
3218 /home/you/projects/testing/src/main.rs:2     println!("Hello, world");
3219 /home/you/projects/testing/src/main.rs:3 }
3220
3221 running 0 tests
3222
3223 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3224
3225
3226 running 1 test
3227 test foo ... ok
3228
3229 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3230 ```
3231
3232 Nice! Our test passes, as we expected. Let's get rid of that warning for our `main`
3233 function. Change your `src/main.rs` to look like this:
3234
3235 ```{rust}
3236 #[cfg(not(test))]
3237 fn main() {
3238     println!("Hello, world");
3239 }
3240 ```
3241
3242 This attribute combines two things: `cfg` and `not`. The `cfg` attribute allows
3243 you to conditionally compile code based on something. The following item will
3244 only be compiled if the configuration says it's true. And when Cargo compiles
3245 our tests, it sets things up so that `cfg(test)` is true. But we want to only
3246 include `main` when it's _not_ true. So we use `not` to negate things:
3247 `cfg(not(test))` will only compile our code when the `cfg(test)` is false.
3248
3249 With this attribute, we won't get the warning:
3250
3251 ```{notrust,ignore}
3252 $ cargo test
3253    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3254
3255 running 0 tests
3256
3257 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3258
3259
3260 running 1 test
3261 test foo ... ok
3262
3263 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3264 ```
3265
3266 Nice. Okay, let's write a real test now. Change your `tests/lib.rs`
3267 to look like this:
3268
3269 ```{rust,ignore}
3270 #[test]
3271 fn math_checks_out() {
3272     let result = add_three_times_four(5i);
3273
3274     assert_eq!(32i, result);
3275 }
3276 ```
3277
3278 And try to run the test:
3279
3280 ```{notrust,ignore}
3281 $ cargo test
3282    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/youg/projects/testing)
3283 /home/youg/projects/testing/tests/lib.rs:3:18: 3:38 error: unresolved name `add_three_times_four`.
3284 /home/youg/projects/testing/tests/lib.rs:3     let result = add_three_times_four(5i);
3285                                                             ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
3286 error: aborting due to previous error
3287 Build failed, waiting for other jobs to finish...
3288 Could not compile `testing`.
3289
3290 To learn more, run the command again with --verbose.
3291 ```
3292
3293 Rust can't find this function. That makes sense, as we didn't write it yet!
3294
3295 In order to share this code with our tests, we'll need to make a library crate.
3296 This is also just good software design: as we mentioned before, it's a good idea
3297 to put most of your functionality into a library crate, and have your executable
3298 crate use that library. This allows for code re-use.
3299
3300 To do that, we'll need to make a new module. Make a new file, `src/lib.rs`,
3301 and put this in it:
3302
3303 ```{rust}
3304 # fn main() {}
3305 pub fn add_three_times_four(x: int) -> int {
3306     (x + 3) * 4
3307 }
3308 ```
3309
3310 We're calling this file `lib.rs` because it has the same name as our project,
3311 and so it's named this, by convention.
3312
3313 We'll then need to use this crate in our `src/main.rs`:
3314
3315 ```{rust,ignore}
3316 extern crate testing;
3317
3318 #[cfg(not(test))]
3319 fn main() {
3320     println!("Hello, world");
3321 }
3322 ```
3323
3324 Finally, let's import this function in our `tests/lib.rs`:
3325
3326 ```{rust,ignore}
3327 extern crate testing;
3328 use testing::add_three_times_four;
3329
3330 #[test]
3331 fn math_checks_out() {
3332     let result = add_three_times_four(5i);
3333
3334     assert_eq!(32i, result);
3335 }
3336 ```
3337
3338 Let's give it a run:
3339
3340 ```{ignore,notrust}
3341 $ cargo test
3342    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3343
3344 running 0 tests
3345
3346 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3347
3348
3349 running 0 tests
3350
3351 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3352
3353
3354 running 1 test
3355 test math_checks_out ... ok
3356
3357 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3358 ```
3359
3360 Great! One test passed. We've got an integration test showing that our public
3361 method works, but maybe we want to test some of the internal logic as well.
3362 While this function is simple, if it were more complicated, you can imagine
3363 we'd need more tests. So let's break it up into two helper functions, and
3364 write some unit tests to test those.
3365
3366 Change your `src/lib.rs` to look like this:
3367
3368 ```{rust,ignore}
3369 pub fn add_three_times_four(x: int) -> int {
3370     times_four(add_three(x))
3371 }
3372
3373 fn add_three(x: int) -> int { x + 3 }
3374
3375 fn times_four(x: int) -> int { x * 4 }
3376 ```
3377
3378 If you run `cargo test`, you should get the same output:
3379
3380 ```{ignore,notrust}
3381 $ cargo test
3382    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3383
3384 running 0 tests
3385
3386 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3387
3388
3389 running 0 tests
3390
3391 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3392
3393
3394 running 1 test
3395 test math_checks_out ... ok
3396
3397 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3398 ```
3399
3400 If we tried to write a test for these two new functions, it wouldn't
3401 work. For example:
3402
3403 ```{rust,ignore}
3404 extern crate testing;
3405 use testing::add_three_times_four;
3406 use testing::add_three;
3407
3408 #[test]
3409 fn math_checks_out() {
3410     let result = add_three_times_four(5i);
3411
3412     assert_eq!(32i, result);
3413 }
3414
3415 #[test]
3416 fn test_add_three() {
3417     let result = add_three(5i);
3418
3419     assert_eq!(8i, result);
3420 }
3421 ```
3422
3423 We'd get this error:
3424
3425 ```{notrust,ignore}
3426    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3427 /home/you/projects/testing/tests/lib.rs:3:5: 3:24 error: function `add_three` is private
3428 /home/you/projects/testing/tests/lib.rs:3 use testing::add_three;
3429                                               ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~
3430 ```
3431
3432 Right. It's private. So external, integration tests won't work. We need a
3433 unit test. Open up your `src/lib.rs` and add this:
3434
3435 ```{rust,ignore}
3436 pub fn add_three_times_four(x: int) -> int {
3437     times_four(add_three(x))
3438 }
3439
3440 fn add_three(x: int) -> int { x + 3 }
3441
3442 fn times_four(x: int) -> int { x * 4 }
3443
3444 #[cfg(test)]
3445 mod test {
3446     use super::add_three;
3447     use super::times_four;
3448
3449     #[test]
3450     fn test_add_three() {
3451         let result = add_three(5i);
3452
3453         assert_eq!(8i, result);
3454     }
3455
3456     #[test]
3457     fn test_times_four() {
3458         let result = times_four(5i);
3459
3460         assert_eq!(20i, result);
3461     }
3462 }
3463 ```
3464
3465 Let's give it a shot:
3466
3467 ```{ignore,notrust}
3468 $ cargo test
3469    Compiling testing v0.0.1 (file:///home/you/projects/testing)
3470
3471 running 1 test
3472 test test::test_times_four ... ok
3473 test test::test_add_three ... ok
3474
3475 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3476
3477
3478 running 0 tests
3479
3480 test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3481
3482
3483 running 1 test
3484 test math_checks_out ... ok
3485
3486 test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured
3487 ```
3488
3489 Cool! We now have two tests of our internal functions. You'll note that there
3490 are three sets of output now: one for `src/main.rs`, one for `src/lib.rs`, and
3491 one for `tests/lib.rs`. There's one interesting thing that we haven't talked
3492 about yet, and that's these lines:
3493
3494 ```{rust,ignore}
3495 use super::add_three;
3496 use super::times_four;
3497 ```
3498
3499 Because we've made a nested module, we can import functions from the parent
3500 module by using `super`. Sub-modules are allowed to 'see' private functions in
3501 the parent. We sometimes call this usage of `use` a 're-export,' because we're
3502 exporting the name again, somewhere else.
3503
3504 We've now covered the basics of testing. Rust's tools are primitive, but they
3505 work well in the simple cases. There are some Rustaceans working on building
3506 more complicated frameworks on top of all of this, but they're just starting
3507 out.
3508
3509 # Pointers
3510
3511 In systems programming, pointers are an incredibly important topic. Rust has a
3512 very rich set of pointers, and they operate differently than in many other
3513 languages. They are important enough that we have a specific [Pointer
3514 Guide](guide-pointers.html) that goes into pointers in much detail. In fact,
3515 while you're currently reading this guide, which covers the language in broad
3516 overview, there are a number of other guides that put a specific topic under a
3517 microscope. You can find the list of guides on the [documentation index
3518 page](index.html#guides).
3519
3520 In this section, we'll assume that you're familiar with pointers as a general
3521 concept. If you aren't, please read the [introduction to
3522 pointers](guide-pointers.html#an-introduction) section of the Pointer Guide,
3523 and then come back here. We'll wait.
3524
3525 Got the gist? Great. Let's talk about pointers in Rust.
3526
3527 ## References
3528
3529 The most primitive form of pointer in Rust is called a **reference**.
3530 References are created using the ampersand (`&`). Here's a simple
3531 reference:
3532
3533 ```{rust}
3534 let x = 5i;
3535 let y = &x;
3536 ```
3537
3538 `y` is a reference to `x`. To dereference (get the value being referred to
3539 rather than the reference itself) `y`, we use the asterisk (`*`):
3540
3541 ```{rust}
3542 let x = 5i;
3543 let y = &x;
3544
3545 assert_eq!(5i, *y);
3546 ```
3547
3548 Like any `let` binding, references are immutable by default.
3549
3550 You can declare that functions take a reference:
3551
3552 ```{rust}
3553 fn add_one(x: &int) -> int { *x + 1 }
3554
3555 fn main() {
3556     assert_eq!(6, add_one(&5));
3557 }
3558 ```
3559
3560 As you can see, we can make a reference from a literal by applying `&` as well.
3561 Of course, in this simple function, there's not a lot of reason to take `x` by
3562 reference. It's just an example of the syntax.
3563
3564 Because references are immutable, you can have multiple references that
3565 **alias** (point to the same place):
3566
3567 ```{rust}
3568 let x = 5i;
3569 let y = &x;
3570 let z = &x;
3571 ```
3572
3573 We can make a mutable reference by using `&mut` instead of `&`:
3574
3575 ```{rust}
3576 let mut x = 5i;
3577 let y = &mut x;
3578 ```
3579
3580 Note that `x` must also be mutable. If it isn't, like this:
3581
3582 ```{rust,ignore}
3583 let x = 5i;
3584 let y = &mut x;
3585 ```
3586
3587 Rust will complain:
3588
3589 ```{ignore,notrust}
3590 6:19 error: cannot borrow immutable local variable `x` as mutable
3591  let y = &mut x;
3592               ^
3593 ```
3594
3595 We don't want a mutable reference to immutable data! This error message uses a
3596 term we haven't talked about yet, 'borrow.' We'll get to that in just a moment.
3597
3598 This simple example actually illustrates a lot of Rust's power: Rust has
3599 prevented us, at compile time, from breaking our own rules. Because Rust's
3600 references check these kinds of rules entirely at compile time, there's no
3601 runtime overhead for this safety.  At runtime, these are the same as a raw
3602 machine pointer, like in C or C++.  We've just double-checked ahead of time
3603 that we haven't done anything dangerous.
3604
3605 Rust will also prevent us from creating two mutable references that alias.
3606 This won't work:
3607
3608 ```{rust,ignore}
3609 let mut x = 5i;
3610 let y = &mut x;
3611 let z = &mut x;
3612 ```
3613
3614 It gives us this error:
3615
3616 ```{notrust,ignore}
3617 error: cannot borrow `x` as mutable more than once at a time
3618      let z = &mut x;
3619                   ^
3620 note: previous borrow of `x` occurs here; the mutable borrow prevents subsequent moves, borrows, or modification of `x` until the borrow ends
3621      let y = &mut x;
3622                   ^
3623 note: previous borrow ends here
3624  fn main() {
3625      let mut x = 5i;
3626      let y = &mut x;
3627      let z = &mut x;
3628  }
3629  ^
3630 ```
3631
3632 This is a big error message. Let's dig into it for a moment. There are three
3633 parts: the error and two notes. The error says what we expected, we cannot have
3634 two pointers that point to the same memory.
3635
3636 The two notes give some extra context. Rust's error messages often contain this
3637 kind of extra information when the error is complex. Rust is telling us two
3638 things: first, that the reason we cannot **borrow** `x` as `z` is that we
3639 previously borrowed `x` as `y`. The second note shows where `y`'s borrowing
3640 ends.
3641
3642 Wait, borrowing?
3643
3644 In order to truly understand this error, we have to learn a few new concepts:
3645 **ownership**, **borrowing**, and **lifetimes**.
3646
3647 ## Ownership, borrowing, and lifetimes
3648
3649 Whenever a resource of some kind is created, something must be responsible
3650 for destroying that resource as well. Given that we're discussing pointers
3651 right now, let's discuss this in the context of memory allocation, though
3652 it applies to other resources as well.
3653
3654 When you allocate heap memory, you need a mechanism to free that memory.  Many
3655 languages let the programmer control the allocation, and then use a garbage
3656 collector to handle the deallocation. This is a valid, time-tested strategy,
3657 but it's not without its drawbacks. Because the programmer does not have to
3658 think as much about deallocation, allocation becomes something commonplace,
3659 because it's easy. And if you need precise control over when something is
3660 deallocated, leaving it up to your runtime can make this difficult.
3661
3662 Rust chooses a different path, and that path is called **ownership**. Any
3663 binding that creates a resource is the **owner** of that resource.
3664
3665 Being an owner affords you some privileges:
3666
3667 1. You control when that resource is deallocated.
3668 2. You may lend that resource, immutably, to as many borrowers as you'd like.
3669 3. You may lend that resource, mutably, to a single borrower.
3670
3671 But it also comes with some restrictions:
3672
3673 1. If someone is borrowing your resource (either mutably or immutably), you may
3674    not mutate the resource or mutably lend it to someone.
3675 2. If someone is mutably borrowing your resource, you may not lend it out at
3676    all (mutably or immutably) or access it in any way.
3677
3678 What's up with all this 'lending' and 'borrowing'? When you allocate memory,
3679 you get a pointer to that memory. This pointer allows you to manipulate said
3680 memory. If you are the owner of a pointer, then you may allow another
3681 binding to temporarily borrow that pointer, and then they can manipulate the
3682 memory. The length of time that the borrower is borrowing the pointer
3683 from you is called a **lifetime**.
3684
3685 If two distinct bindings share a pointer, and the memory that pointer points to
3686 is immutable, then there are no problems. But if it's mutable, both pointers
3687 can attempt to write to the memory at the same time, causing a **race
3688 condition**. Therefore, if someone wants to mutate something that they've
3689 borrowed from you, you must not have lent out that pointer to anyone else.
3690
3691 Rust has a sophisticated system called the **borrow checker** to make sure that
3692 everyone plays by these rules. At compile time, it verifies that none of these
3693 rules are broken. If there's no problem, our program compiles successfully, and
3694 there is no runtime overhead for any of this. The borrow checker works only at
3695 compile time. If the borrow checker did find a problem, it will report a
3696 **lifetime error**, and your program will refuse to compile.
3697
3698 That's a lot to take in. It's also one of the _most_ important concepts in
3699 all of Rust. Let's see this syntax in action:
3700
3701 ```{rust}
3702 {
3703     let x = 5i; // x is the owner of this integer, which is memory on the stack.
3704
3705     // other code here...
3706
3707 } // privilege 1: when x goes out of scope, this memory is deallocated
3708
3709 /// this function borrows an integer. It's given back automatically when the
3710 /// function returns.
3711 fn foo(x: &int) -> &int { x }
3712
3713 {
3714     let x = 5i; // x is the owner of this integer, which is memory on the stack.
3715
3716     // privilege 2: you may lend that resource, to as many borrowers as you'd like
3717     let y = &x;
3718     let z = &x;
3719
3720     foo(&x); // functions can borrow too!
3721
3722     let a = &x; // we can do this alllllll day!
3723 }
3724
3725 {
3726     let mut x = 5i; // x is the owner of this integer, which is memory on the stack.
3727
3728     let y = &mut x; // privilege 3: you may lend that resource to a single borrower,
3729                     // mutably
3730 }
3731 ```
3732
3733 If you are a borrower, you get a few privileges as well, but must also obey a
3734 restriction:
3735
3736 1. If the borrow is immutable, you may read the data the pointer points to.
3737 2. If the borrow is mutable, you may read and write the data the pointer points to.
3738 3. You may lend the pointer to someone else in an immutable fashion, **BUT**
3739 4. When you do so, they must return it to you before you must give your own
3740    borrow back.
3741
3742 This last requirement can seem odd, but it also makes sense. If you have to
3743 return something, and you've lent it to someone, they need to give it back to
3744 you for you to give it back! If we didn't, then the owner could deallocate
3745 the memory, and the person we've loaned it out to would have a pointer to
3746 invalid memory. This is called a 'dangling pointer.'
3747
3748 Let's re-examine the error that led us to talk about all of this, which was a
3749 violation of the restrictions placed on owners who lend something out mutably.
3750 The code:
3751
3752 ```{rust,ignore}
3753 let mut x = 5i;
3754 let y = &mut x;
3755 let z = &mut x;
3756 ```
3757
3758 The error:
3759
3760 ```{notrust,ignore}
3761 error: cannot borrow `x` as mutable more than once at a time
3762      let z = &mut x;
3763                   ^
3764 note: previous borrow of `x` occurs here; the mutable borrow prevents subsequent moves, borrows, or modification of `x` until the borrow ends
3765      let y = &mut x;
3766                   ^
3767 note: previous borrow ends here
3768  fn main() {
3769      let mut x = 5i;
3770      let y = &mut x;
3771      let z = &mut x;
3772  }
3773  ^
3774 ```
3775
3776 This error comes in three parts. Let's go over each in turn.
3777
3778 ```{notrust,ignore}
3779 error: cannot borrow `x` as mutable more than once at a time
3780      let z = &mut x;
3781                   ^
3782 ```
3783
3784 This error states the restriction: you cannot lend out something mutable more
3785 than once at the same time. The borrow checker knows the rules!
3786
3787 ```{notrust,ignore}
3788 note: previous borrow of `x` occurs here; the mutable borrow prevents subsequent moves, borrows, or modification of `x` until the borrow ends
3789      let y = &mut x;
3790                   ^
3791 ```
3792
3793 Some compiler errors come with notes to help you fix the error. This error comes
3794 with two notes, and this is the first. This note informs us of exactly where
3795 the first mutable borrow occurred. The error showed us the second. So now we
3796 see both parts of the problem. It also alludes to rule #3, by reminding us that
3797 we can't change `x` until the borrow is over.
3798
3799 ```{notrust,ignore}
3800 note: previous borrow ends here
3801  fn main() {
3802      let mut x = 5i;
3803      let y = &mut x;
3804      let z = &mut x;
3805  }
3806  ^
3807 ```
3808
3809 Here's the second note, which lets us know where the first borrow would be over.
3810 This is useful, because if we wait to try to borrow `x` after this borrow is
3811 over, then everything will work.
3812
3813 These rules are very simple, but that doesn't mean that they're easy. For more
3814 advanced patterns, please consult the [Lifetime Guide](guide-lifetimes.html).
3815 You'll also learn what this type signature with the `'a` syntax is:
3816
3817 ```{rust,ignore}
3818 pub fn as_maybe_owned(&self) -> MaybeOwned<'a> { ... }
3819 ```
3820
3821 ## Boxes
3822
3823 All of our references so far have been to variables we've created on the stack.
3824 In Rust, the simplest way to allocate heap variables is using a *box*.  To
3825 create a box, use the `box` keyword:
3826
3827 ```{rust}
3828 let x = box 5i;
3829 ```
3830
3831 This allocates an integer `5` on the heap, and creates a binding `x` that
3832 refers to it.. The great thing about boxed pointers is that we don't have to
3833 manually free this allocation! If we write
3834
3835 ```{rust}
3836 {
3837     let x = box 5i;
3838     // do stuff
3839 }
3840 ```
3841
3842 then Rust will automatically free `x` at the end of the block. This isn't
3843 because Rust has a garbage collector -- it doesn't. Instead, when `x` goes out
3844 of scope, Rust `free`s `x`. This Rust code will do the same thing as the
3845 following C code:
3846
3847 ```{c,ignore}
3848 {
3849     int *x = (int *)malloc(sizeof(int));
3850     // do stuff
3851     free(x);
3852 }
3853 ```
3854
3855 This means we get the benefits of manual memory management, but the compiler
3856 ensures that we don't do something wrong. We can't forget to `free` our memory.
3857
3858 Boxes are the sole owner of their contents, so you cannot take a mutable
3859 reference to them and then use the original box:
3860
3861 ```{rust,ignore}
3862 let mut x = box 5i;
3863 let y = &mut x;
3864
3865 *x; // you might expect 5, but this is actually an error
3866 ```
3867
3868 This gives us this error:
3869
3870 ```{notrust,ignore}
3871 8:7 error: cannot use `*x` because it was mutably borrowed
3872  *x;
3873  ^~
3874  6:19 note: borrow of `x` occurs here
3875  let y = &mut x;
3876               ^
3877 ```
3878
3879 As long as `y` is borrowing the contents, we cannot use `x`. After `y` is
3880 done borrowing the value, we can use it again. This works fine:
3881
3882 ```{rust}
3883 let mut x = box 5i;
3884
3885 {
3886     let y = &mut x;
3887 } // y goes out of scope at the end of the block
3888
3889 *x;
3890 ```
3891
3892 ## Rc and Arc
3893
3894 Sometimes, you need to allocate something on the heap, but give out multiple
3895 references to the memory. Rust's `Rc<T>` (pronounced 'arr cee tee') and
3896 `Arc<T>` types (again, the `T` is for generics, we'll learn more later) provide
3897 you with this ability.  **Rc** stands for 'reference counted,' and **Arc** for
3898 'atomically reference counted.' This is how Rust keeps track of the multiple
3899 owners: every time we make a new reference to the `Rc<T>`, we add one to its
3900 internal 'reference count.' Every time a reference goes out of scope, we
3901 subtract one from the count. When the count is zero, the `Rc<T>` can be safely
3902 deallocated. `Arc<T>` is almost identical to `Rc<T>`, except for one thing: The
3903 'atomically' in 'Arc' means that increasing and decreasing the count uses a
3904 thread-safe mechanism to do so. Why two types? `Rc<T>` is faster, so if you're
3905 not in a multi-threaded scenario, you can have that advantage. Since we haven't
3906 talked about threading yet in Rust, we'll show you `Rc<T>` for the rest of this
3907 section.
3908
3909 To create an `Rc<T>`, use `Rc::new()`:
3910
3911 ```{rust}
3912 use std::rc::Rc;
3913
3914 let x = Rc::new(5i);
3915 ```
3916
3917 To create a second reference, use the `.clone()` method:
3918
3919 ```{rust}
3920 use std::rc::Rc;
3921
3922 let x = Rc::new(5i);
3923 let y = x.clone();
3924 ```
3925
3926 The `Rc<T>` will live as long as any of its references are alive. After they
3927 all go out of scope, the memory will be `free`d.
3928
3929 If you use `Rc<T>` or `Arc<T>`, you have to be careful about introducing
3930 cycles. If you have two `Rc<T>`s that point to each other, the reference counts
3931 will never drop to zero, and you'll have a memory leak. To learn more, check
3932 out [the section on `Rc<T>` and `Arc<T>` in the pointers
3933 guide](http://doc.rust-lang.org/guide-pointers.html#rc-and-arc).
3934
3935 # Patterns
3936
3937 We've made use of patterns a few times in the guide: first with `let` bindings,
3938 then with `match` statements. Let's go on a whirlwind tour of all of the things
3939 patterns can do!
3940
3941 A quick refresher: you can match against literals directly, and `_` acts as an
3942 'any' case:
3943
3944 ```{rust}
3945 let x = 1i;
3946
3947 match x {
3948     1 => println!("one"),
3949     2 => println!("two"),
3950     3 => println!("three"),
3951     _ => println!("anything"),
3952 }
3953 ```
3954
3955 You can match multiple patterns with `|`:
3956
3957 ```{rust}
3958 let x = 1i;
3959
3960 match x {
3961     1 | 2 => println!("one or two"),
3962     3 => println!("three"),
3963     _ => println!("anything"),
3964 }
3965 ```
3966
3967 You can match a range of values with `..`:
3968
3969 ```{rust}
3970 let x = 1i;
3971
3972 match x {
3973     1 .. 5 => println!("one through five"),
3974     _ => println!("anything"),
3975 }
3976 ```
3977
3978 Ranges are mostly used with integers and single characters.
3979
3980 If you're matching multiple things, via a `|` or a `..`, you can bind
3981 the value to a name with `@`:
3982
3983 ```{rust}
3984 let x = 1i;
3985
3986 match x {
3987     x @ 1 .. 5 => println!("got {}", x),
3988     _ => println!("anything"),
3989 }
3990 ```
3991
3992 If you're matching on an enum which has variants, you can use `..` to
3993 ignore the value in the variant:
3994
3995 ```{rust}
3996 enum OptionalInt {
3997     Value(int),
3998     Missing,
3999 }
4000
4001 let x = Value(5i);
4002
4003 match x {
4004     Value(..) => println!("Got an int!"),
4005     Missing   => println!("No such luck."),
4006 }
4007 ```
4008
4009 You can introduce **match guards** with `if`:
4010
4011 ```{rust}
4012 enum OptionalInt {
4013     Value(int),
4014     Missing,
4015 }
4016
4017 let x = Value(5i);
4018
4019 match x {
4020     Value(x) if x > 5 => println!("Got an int bigger than five!"),
4021     Value(..) => println!("Got an int!"),
4022     Missing   => println!("No such luck."),
4023 }
4024 ```
4025
4026 If you're matching on a pointer, you can use the same syntax as you declared it
4027 with. First, `&`:
4028
4029 ```{rust}
4030 let x = &5i;
4031
4032 match x {
4033     &x => println!("Got a value: {}", x),
4034 }
4035 ```
4036
4037 Here, the `x` inside the `match` has type `int`. In other words, the left hand
4038 side of the pattern destructures the value. If we have `&5i`, then in `&x`, `x`
4039 would be `5i`.
4040
4041 If you want to get a reference, use the `ref` keyword:
4042
4043 ```{rust}
4044 let x = 5i;
4045
4046 match x {
4047     ref x => println!("Got a reference to {}", x),
4048 }
4049 ```
4050
4051 Here, the `x` inside the `match` has the type `&int`. In other words, the `ref`
4052 keyword _creates_ a reference, for use in the pattern. If you need a mutable
4053 reference, `ref mut` will work in the same way:
4054
4055 ```{rust}
4056 let mut x = 5i;
4057
4058 match x {
4059     ref mut x => println!("Got a mutable reference to {}", x),
4060 }
4061 ```
4062
4063 If you have a struct, you can destructure it inside of a pattern:
4064
4065 ```{rust}
4066 struct Point {
4067     x: int,
4068     y: int,
4069 }
4070
4071 let origin = Point { x: 0i, y: 0i };
4072
4073 match origin {
4074     Point { x: x, y: y } => println!("({},{})", x, y),
4075 }
4076 ```
4077
4078 If we only care about some of the values, we don't have to give them all names:
4079
4080 ```{rust}
4081 struct Point {
4082     x: int,
4083     y: int,
4084 }
4085
4086 let origin = Point { x: 0i, y: 0i };
4087
4088 match origin {
4089     Point { x: x, .. } => println!("x is {}", x),
4090 }
4091 ```
4092
4093 Whew! That's a lot of different ways to match things, and they can all be
4094 mixed and matched, depending on what you're doing:
4095
4096 ```{rust,ignore}
4097 match x {
4098     Foo { x: Some(ref name), y: None } => ...
4099 }
4100 ```
4101
4102 Patterns are very powerful.  Make good use of them.
4103
4104 # Method Syntax
4105
4106 Functions are great, but if you want to call a bunch of them on some data, it
4107 can be awkward. Consider this code:
4108
4109 ```{rust,ignore}
4110 baz(bar(foo(x)));
4111 ```
4112
4113 We would read this left-to right, and so we see 'baz bar foo.' But this isn't the
4114 order that the functions would get called in, that's inside-out: 'foo bar baz.'
4115 Wouldn't it be nice if we could do this instead?
4116
4117 ```{rust,ignore}
4118 x.foo().bar().baz();
4119 ```
4120
4121 Luckily, as you may have guessed with the leading question, you can! Rust provides
4122 the ability to use this **method call syntax** via the `impl` keyword.
4123
4124 Here's how it works:
4125
4126 ```{rust}
4127 struct Circle {
4128     x: f64,
4129     y: f64,
4130     radius: f64,
4131 }
4132
4133 impl Circle {
4134     fn area(&self) -> f64 {
4135         std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
4136     }
4137 }
4138
4139 fn main() {
4140     let c = Circle { x: 0.0, y: 0.0, radius: 2.0 };
4141     println!("{}", c.area());
4142 }
4143 ```
4144
4145 This will print `12.566371`.
4146
4147 We've made a struct that represents a circle. We then write an `impl` block,
4148 and inside it, define a method, `area`. Methods take a  special first
4149 parameter, `&self`. There are three variants: `self`, `&self`, and `&mut self`.
4150 You can think of this first parameter as being the `x` in `x.foo()`. The three
4151 variants correspond to the three kinds of thing `x` could be: `self` if it's
4152 just a value on the stack, `&self` if it's a reference, and `&mut self` if it's
4153 a mutable reference. We should default to using `&self`, as it's the most
4154 common.
4155
4156 Finally, as you may remember, the value of the area of a circle is `Ï€*r²`.
4157 Because we took the `&self` parameter to `area`, we can use it just like any
4158 other parameter. Because we know it's a `Circle`, we can access the `radius`
4159 just like we would with any other struct. An import of Ï€ and some
4160 multiplications later, and we have our area.
4161
4162 You can also define methods that do not take a `self` parameter. Here's a
4163 pattern that's very common in Rust code:
4164
4165 ```{rust}
4166 struct Circle {
4167     x: f64,
4168     y: f64,
4169     radius: f64,
4170 }
4171
4172 impl Circle {
4173     fn new(x: f64, y: f64, radius: f64) -> Circle {
4174         Circle {
4175             x: x,
4176             y: y,
4177             radius: radius,
4178         }
4179     }
4180 }
4181
4182 fn main() {
4183     let c = Circle::new(0.0, 0.0, 2.0);
4184 }
4185 ```
4186
4187 This **static method** builds a new `Circle` for us. Note that static methods
4188 are called with the `Struct::method()` syntax, rather than the `ref.method()`
4189 syntax.
4190
4191 # Closures
4192
4193 So far, we've made lots of functions in Rust. But we've given them all names.
4194 Rust also allows us to create anonymous functions too. Rust's anonymous
4195 functions are called **closure**s. By themselves, closures aren't all that
4196 interesting, but when you combine them with functions that take closures as
4197 arguments, really powerful things are possible.
4198
4199 Let's make a closure:
4200
4201 ```{rust}
4202 let add_one = |x| { 1i + x };
4203
4204 println!("The 5 plus 1 is {}.", add_one(5i));
4205 ```
4206
4207 We create a closure using the `|...| { ... }` syntax, and then we create a
4208 binding so we can use it later. Note that we call the function using the
4209 binding name and two parentheses, just like we would for a named function.
4210
4211 Let's compare syntax. The two are pretty close:
4212
4213 ```{rust}
4214 let add_one = |x: int| -> int { 1i + x };
4215 fn  add_one   (x: int) -> int { 1i + x }
4216 ```
4217
4218 As you may have noticed, closures infer their argument and return types, so you
4219 don't need to declare one. This is different from named functions, which
4220 default to returning unit (`()`).
4221
4222 There's one big difference between a closure and named functions, and it's in
4223 the name: a closure "closes over its environment." What's that mean? It means
4224 this:
4225
4226 ```{rust}
4227 fn main() {
4228     let x = 5i;
4229
4230     let printer = || { println!("x is: {}", x); };
4231
4232     printer(); // prints "x is: 5"
4233 }
4234 ```
4235
4236 The `||` syntax means this is an anonymous closure that takes no arguments.
4237 Without it, we'd just have a block of code in `{}`s.
4238
4239 In other words, a closure has access to variables in the scope that it's
4240 defined. The closure borrows any variables that it uses. This will error:
4241
4242 ```{rust,ignore}
4243 fn main() {
4244     let mut x = 5i;
4245
4246     let printer = || { println!("x is: {}", x); };
4247
4248     x = 6i; // error: cannot assign to `x` because it is borrowed
4249 }
4250 ```
4251
4252 ## Procs
4253
4254 Rust has a second type of closure, called a **proc**. Procs are created
4255 with the `proc` keyword:
4256
4257 ```{rust}
4258 let x = 5i;
4259
4260 let p = proc() { x * x };
4261 println!("{}", p()); // prints 25
4262 ```
4263
4264 Procs have a big difference from closures: they may only be called once. This
4265 will error when we try to compile:
4266
4267 ```{rust,ignore}
4268 let x = 5i;
4269
4270 let p = proc() { x * x };
4271 println!("{}", p());
4272 println!("{}", p()); // error: use of moved value `p`
4273 ```
4274
4275 This restriction is important. Procs are allowed to consume values that they
4276 capture, and thus have to be restricted to being called once for soundness
4277 reasons: any value consumed would be invalid on a second call.
4278
4279 Procs are most useful with Rust's concurrency features, and so we'll just leave
4280 it at this for now. We'll talk about them more in the "Tasks" section of the
4281 guide.
4282
4283 ## Accepting closures as arguments
4284
4285 Closures are most useful as an argument to another function. Here's an example:
4286
4287 ```{rust}
4288 fn twice(x: int, f: |int| -> int) -> int {
4289     f(x) + f(x)
4290 }
4291
4292 fn main() {
4293     let square = |x: int| { x * x };
4294
4295     twice(5i, square); // evaluates to 50
4296 }
4297 ```
4298
4299 Let's break example down, starting with `main`:
4300
4301 ```{rust}
4302 let square = |x: int| { x * x };
4303 ```
4304
4305 We've seen this before. We make a closure that takes an integer, and returns
4306 its square.
4307
4308 ```{rust,ignore}
4309 twice(5i, square); // evaluates to 50
4310 ```
4311
4312 This line is more interesting. Here, we call our function, `twice`, and we pass
4313 it two arguments: an integer, `5`, and our closure, `square`. This is just like
4314 passing any other two variable bindings to a function, but if you've never
4315 worked with closures before, it can seem a little complex. Just think: "I'm
4316 passing two variables, one is an int, and one is a function."
4317
4318 Next, let's look at how `twice` is defined:
4319
4320 ```{rust,ignore}
4321 fn twice(x: int, f: |int| -> int) -> int {
4322 ```
4323
4324 `twice` takes two arguments, `x` and `f`. That's why we called it with two
4325 arguments. `x` is an `int`, we've done that a ton of times. `f` is a function,
4326 though, and that function takes an `int` and returns an `int`. Notice
4327 how the `|int| -> int` syntax looks a lot like our definition of `square`
4328 above, if we added the return type in:
4329
4330 ```{rust}
4331 let square = |x: int| -> int { x * x };
4332 //           |int|    -> int
4333 ```
4334
4335 This function takes an `int` and returns an `int`.
4336
4337 This is the most complicated function signature we've seen yet! Give it a read
4338 a few times until you can see how it works. It takes a teeny bit of practice, and
4339 then it's easy.
4340
4341 Finally, `twice` returns an `int` as well.
4342
4343 Okay, let's look at the body of `twice`:
4344
4345 ```{rust}
4346 fn twice(x: int, f: |int| -> int) -> int {
4347   f(x) + f(x)
4348 }
4349 ```
4350
4351 Since our closure is named `f`, we can call it just like we called our closures
4352 before. And we pass in our `x` argument to each one. Hence 'twice.'
4353
4354 If you do the math, `(5 * 5) + (5 * 5) == 50`, so that's the output we get.
4355
4356 Play around with this concept until you're comfortable with it. Rust's standard
4357 library uses lots of closures, where appropriate, so you'll be using
4358 this technique a lot.
4359
4360 If we didn't want to give `square` a name, we could also just define it inline.
4361 This example is the same as the previous one:
4362
4363 ```{rust}
4364 fn twice(x: int, f: |int| -> int) -> int {
4365     f(x) + f(x)
4366 }
4367
4368 fn main() {
4369     twice(5i, |x: int| { x * x }); // evaluates to 50
4370 }
4371 ```
4372
4373 A named function's name can be used wherever you'd use a closure. Another
4374 way of writing the previous example:
4375
4376 ```{rust}
4377 fn twice(x: int, f: |int| -> int) -> int {
4378     f(x) + f(x)
4379 }
4380
4381 fn square(x: int) -> int { x * x }
4382
4383 fn main() {
4384     twice(5i, square); // evaluates to 50
4385 }
4386 ```
4387
4388 Doing this is not particularly common, but every once in a while, it's useful.
4389
4390 That's all you need to get the hang of closures! Closures are a little bit
4391 strange at first, but once you're used to using them, you'll miss them in any
4392 language that doesn't have them. Passing functions to other functions is
4393 incredibly powerful. Next, let's look at one of those things: iterators.
4394
4395 # Iterators
4396
4397 Let's talk about loops.
4398
4399 Remember Rust's `for` loop? Here's an example:
4400
4401 ```{rust}
4402 for x in range(0i, 10i) {
4403     println!("{:d}", x);
4404 }
4405 ```
4406
4407 Now that you know more Rust, we can talk in detail about how this works. The
4408 `range` function returns an **iterator**. An iterator is something that we can
4409 call the `.next()` method on repeatedly, and it gives us a sequence of things.
4410
4411 Like this:
4412
4413 ```{rust}
4414 let mut range = range(0i, 10i);
4415
4416 loop {
4417     match range.next() {
4418         Some(x) => {
4419             println!("{}", x);
4420         }
4421         None => { break }
4422     }
4423 }
4424 ```
4425
4426 We make a mutable binding to the return value of `range`, which is our iterator.
4427 We then `loop`, with an inner `match`. This `match` is used on the result of
4428 `range.next()`, which gives us a reference to the next value of the iterator.
4429 `next` returns an `Option<int>`, in this case, which will be `Some(int)` when
4430 we have a value and `None` once we run out. If we get `Some(int)`, we print it
4431 out, and if we get `None`, we `break` out of the loop.
4432
4433 This code sample is basically the same as our `for` loop version. The `for`
4434 loop is just a handy way to write this `loop`/`match`/`break` construct.
4435
4436 `for` loops aren't the only thing that uses iterators, however. Writing your
4437 own iterator involves implementing the `Iterator` trait. While doing that is
4438 outside of the scope of this guide, Rust provides a number of useful iterators
4439 to accomplish various tasks. Before we talk about those, we should talk about a
4440 Rust anti-pattern. And that's `range`.
4441
4442 Yes, we just talked about how `range` is cool. But `range` is also very
4443 primitive. For example, if you needed to iterate over the contents of
4444 a vector, you may be tempted to write this:
4445
4446 ```{rust}
4447 let nums = vec![1i, 2i, 3i];
4448
4449 for i in range(0u, nums.len()) {
4450     println!("{}", nums[i]);
4451 }
4452 ```
4453
4454 This is strictly worse than using an actual iterator. The `.iter()` method on
4455 vectors returns an iterator which iterates through a reference to each element
4456 of the vector in turn. So write this:
4457
4458 ```{rust}
4459 let nums = vec![1i, 2i, 3i];
4460
4461 for num in nums.iter() {
4462     println!("{}", num);
4463 }
4464 ```
4465
4466 There are two reasons for this. First, this is more semantic. We iterate
4467 through the entire vector, rather than iterating through indexes, and then
4468 indexing the vector. Second, this version is more efficient: the first version
4469 will have extra bounds checking because it used indexing, `nums[i]`. But since
4470 we yield a reference to each element of the vector in turn with the iterator,
4471 there's no bounds checking in the second example. This is very common with
4472 iterators: we can ignore unnecessary bounds checks, but still know that we're
4473 safe.
4474
4475 There's another detail here that's not 100% clear because of how `println!`
4476 works. `num` is actually of type `&int`, that is, it's a reference to an `int`,
4477 not an `int` itself. `println!` handles the dereferencing for us, so we don't
4478 see it. This code works fine too:
4479
4480 ```{rust}
4481 let nums = vec![1i, 2i, 3i];
4482
4483 for num in nums.iter() {
4484     println!("{}", *num);
4485 }
4486 ```
4487
4488 Now we're explicitly dereferencing `num`. Why does `iter()` give us references?
4489 Well, if it gave us the data itself, we would have to be its owner, which would
4490 involve making a copy of the data and giving us the copy. With references,
4491 we're just borrowing a reference to the data, and so it's just passing
4492 a reference, without needing to do the copy.
4493
4494 So, now that we've established that `range` is often not what you want, let's
4495 talk about what you do want instead.
4496
4497 There are three broad classes of things that are relevant here: iterators,
4498 **iterator adapters**, and **consumers**. Here's some definitions:
4499
4500 * 'iterators' give you a sequence of values.
4501 * 'iterator adapters' operate on an iterator, producing a new iterator with a
4502   different output sequence.
4503 * 'consumers' operate on an iterator, producing some final set of values.
4504
4505 Let's talk about consumers first, since you've already seen an iterator,
4506 `range`.
4507
4508 ## Consumers
4509
4510 A 'consumer' operates on an iterator, returning some kind of value or values.
4511 The most common consumer is `collect()`. This code doesn't quite compile,
4512 but it shows the intention:
4513
4514 ```{rust,ignore}
4515 let one_to_one_hundred = range(0i, 100i).collect();
4516 ```
4517
4518 As you can see, we call `collect()` on our iterator. `collect()` takes
4519 as many values as the iterator will give it, and returns a collection
4520 of the results. So why won't this compile? Rust can't determine what
4521 type of things you want to collect, and so you need to let it know.
4522 Here's the version that does compile:
4523
4524 ```{rust}
4525 let one_to_one_hundred = range(0i, 100i).collect::<Vec<int>>();
4526 ```
4527
4528 If you remember, the `::<>` syntax allows us to give a type hint,
4529 and so we tell it that we want a vector of integers.
4530
4531 `collect()` is the most common consumer, but there are others too. `find()`
4532 is one:
4533
4534 ```{rust}
4535 let one_to_one_hundred = range(0i, 100i);
4536
4537 let greater_than_forty_two = range(0i, 100i)
4538                              .find(|x| *x >= 42);
4539
4540 match greater_than_forty_two {
4541     Some(_) => println!("We got some numbers!"),
4542     None    => println!("No numbers found :("),
4543 }
4544 ```
4545
4546 `find` takes a closure, and works on a reference to each element of an
4547 iterator. This closure returns `true` if the element is the element we're
4548 looking for, and `false` otherwise. Because we might not find a matching
4549 element, `find` returns an `Option` rather than the element itself.
4550
4551 Another important consumer is `fold`. Here's what it looks like:
4552
4553 ```{rust}
4554 let sum = range(1i, 100i)
4555               .fold(0i, |sum, x| sum + x);
4556 ```
4557
4558 `fold()` is a consumer that looks like this:
4559 `fold(base, |accumulator, element| ...)`. It takes two arguments: the first
4560 is an element called the "base". The second is a closure that itself takes two
4561 arguments: the first is called the "accumulator," and the second is an
4562 "element." Upon each iteration, the closure is called, and the result is the
4563 value of the accumulator on the next iteration. On the first iteration, the
4564 base is the value of the accumulator.
4565
4566 Okay, that's a bit confusing. Let's examine the values of all of these things
4567 in this iterator:
4568
4569 | base | accumulator | element | closure result |
4570 |------|-------------|---------|----------------|
4571 | 0i   | 0i          | 1i      | 1i             |
4572 | 0i   | 1i          | 2i      | 3i             |
4573 | 0i   | 3i          | 3i      | 6i             |
4574
4575 We called `fold()` with these arguments:
4576
4577 ```{rust}
4578 # range(1i, 5i)
4579 .fold(0i, |sum, x| sum + x);
4580 ```
4581
4582 So, `0i` is our base, `sum` is our accumulator, and `x` is our element.  On the
4583 first iteration, we set `sum` to `0i`, and `x` is the first element of `nums`,
4584 `1i`. We then add `sum` and `x`, which gives us `0i + 1i = 1i`. On the second
4585 iteration, that value becomes our accumulator, `sum`, and the element is
4586 the second element of the array, `2i`. `1i + 2i = 3i`, and so that becomes
4587 the value of the accumulator for the last iteration. On that iteration,
4588 `x` is the last element, `3i`, and `3i + 3i = 6i`, which is our final
4589 result for our sum. `1 + 2 + 3 = 6`, and that's the result we got.
4590
4591 Whew. `fold` can be a bit strange the first few times you see it, but once it
4592 clicks, you can use it all over the place. Any time you have a list of things,
4593 and you want a single result, `fold` is appropriate.
4594
4595 Consumers are important due to one additional property of iterators we haven't
4596 talked about yet: laziness. Let's talk some more about iterators, and you'll
4597 see why consumers matter.
4598
4599 ## Iterators
4600
4601 As we've said before, an iterator is something that we can call the `.next()`
4602 method on repeatedly, and it gives us a sequence of things. Because you need
4603 to call the method, this means that iterators are **lazy**. This code, for
4604 example, does not actually generate the numbers `1-100`, and just creates a
4605 value that represents the sequence:
4606
4607 ```{rust}
4608 let nums = range(1i, 100i);
4609 ```
4610
4611 Since we didn't do anything with the range, it didn't generate the sequence.
4612 Once we add the consumer:
4613
4614 ```{rust}
4615 let nums = range(1i, 100i).collect::<Vec<int>>();
4616 ```
4617
4618 Now, `collect()` will require that `range()` give it some numbers, and so
4619 it will do the work of generating the sequence.
4620
4621 `range` is one of two basic iterators that you'll see. The other is `iter()`,
4622 which you've used before. `iter()` can turn a vector into a simple iterator
4623 that gives you each element in turn:
4624
4625 ```{rust}
4626 let nums = [1i, 2i, 3i];
4627
4628 for num in nums.iter() {
4629    println!("{}", num);
4630 }
4631 ```
4632
4633 These two basic iterators should serve you well. There are some more
4634 advanced iterators, including ones that are infinite. Like `count`:
4635
4636 ```{rust}
4637 std::iter::count(1i, 5i);
4638 ```
4639
4640 This iterator counts up from one, adding five each time. It will give
4641 you a new integer every time, forever. Well, technically, until the
4642 maximum number that an `int` can represent. But since iterators are lazy,
4643 that's okay! You probably don't want to use `collect()` on it, though...
4644
4645 That's enough about iterators. Iterator adapters are the last concept
4646 we need to talk about with regards to iterators. Let's get to it!
4647
4648 ## Iterator adapters
4649
4650 "Iterator adapters" take an iterator and modify it somehow, producing
4651 a new iterator. The simplest one is called `map`:
4652
4653 ```{rust,ignore}
4654 range(1i, 100i).map(|x| x + 1i);
4655 ```
4656
4657 `map` is called upon another iterator, and produces a new iterator where each
4658 element reference has the closure it's been given as an argument called on it.
4659 So this would give us the numbers from `2-101`. Well, almost! If you
4660 compile the example, you'll get a warning:
4661
4662 ```{notrust,ignore}
4663 2:37 warning: unused result which must be used: iterator adaptors are lazy and
4664               do nothing unless consumed, #[warn(unused_must_use)] on by default
4665  range(1i, 100i).map(|x| x + 1i);
4666  ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
4667 ```
4668
4669 Laziness strikes again! That closure will never execute. This example
4670 doesn't print any numbers:
4671
4672 ```{rust,ignore}
4673 range(1i, 100i).map(|x| println!("{}", x));
4674 ```
4675
4676 If you are trying to execute a closure on an iterator for its side effects,
4677 just use `for` instead.
4678
4679 There are tons of interesting iterator adapters. `take(n)` will get the
4680 first `n` items out of an iterator, and return them as a list. Let's
4681 try it out with our infinite iterator from before, `count()`:
4682
4683 ```{rust}
4684 for i in std::iter::count(1i, 5i).take(5) {
4685     println!("{}", i);
4686 }
4687 ```
4688
4689 This will print
4690
4691 ```{notrust,ignore}
4692 1
4693 6
4694 11
4695 16
4696 21
4697 ```
4698
4699 `filter()` is an adapter that takes a closure as an argument. This closure
4700 returns `true` or `false`. The new iterator `filter()` produces returns
4701 only the elements that that closure returned `true` for:
4702
4703 ```{rust}
4704 for i in range(1i, 100i).filter(|x| x % 2 == 0) {
4705     println!("{}", i);
4706 }
4707 ```
4708
4709 This will print all of the even numbers between one and a hundred.
4710
4711 You can chain all three things together: start with an iterator, adapt it
4712 a few times, and then consume the result. Check it out:
4713
4714 ```{rust}
4715 range(1i, 1000i)
4716     .filter(|x| x % 2 == 0)
4717     .filter(|x| x % 3 == 0)
4718     .take(5)
4719     .collect::<Vec<int>>();
4720 ```
4721
4722 This will give you a vector containing `6`, `12`, `18`, `24`, and `30`.
4723
4724 This is just a small taste of what iterators, iterator adapters, and consumers
4725 can help you with. There are a number of really useful iterators, and you can
4726 write your own as well. Iterators provide a safe, efficient way to manipulate
4727 all kinds of lists. They're a little unusual at first, but if you play with
4728 them, you'll get hooked. For a full list of the different iterators and
4729 consumers, check out the [iterator module documentation](std/iter/index.html).
4730
4731 # Generics
4732
4733 Sometimes, when writing a function or data type, we may want it to work for
4734 multiple types of arguments. For example, remember our `OptionalInt` type?
4735
4736 ```{rust}
4737 enum OptionalInt {
4738     Value(int),
4739     Missing,
4740 }
4741 ```
4742
4743 If we wanted to also have an `OptionalFloat64`, we would need a new enum:
4744
4745 ```{rust}
4746 enum OptionalFloat64 {
4747     Valuef64(f64),
4748     Missingf64,
4749 }
4750 ```
4751
4752 This is really unfortunate. Luckily, Rust has a feature that gives us a better
4753 way: generics. Generics are called **parametric polymorphism** in type theory,
4754 which means that they are types or functions that have multiple forms ("poly"
4755 is multiple, "morph" is form) over a given parameter ("parametric").
4756
4757 Anyway, enough with type theory declarations, let's check out the generic form
4758 of `OptionalInt`. It is actually provided by Rust itself, and looks like this:
4759
4760 ```rust
4761 enum Option<T> {
4762     Some(T),
4763     None,
4764 }
4765 ```
4766
4767 The `<T>` part, which you've seen a few times before, indicates that this is
4768 a generic data type. Inside the declaration of our enum, wherever we see a `T`,
4769 we substitute that type for the same type used in the generic. Here's an
4770 example of using `Option<T>`, with some extra type annotations:
4771
4772 ```{rust}
4773 let x: Option<int> = Some(5i);
4774 ```
4775
4776 In the type declaration, we say `Option<int>`. Note how similar this looks to
4777 `Option<T>`. So, in this particular `Option`, `T` has the value of `int`. On
4778 the right hand side of the binding, we do make a `Some(T)`, where `T` is `5i`.
4779 Since that's an `int`, the two sides match, and Rust is happy. If they didn't
4780 match, we'd get an error:
4781
4782 ```{rust,ignore}
4783 let x: Option<f64> = Some(5i);
4784 // error: mismatched types: expected `core::option::Option<f64>`
4785 // but found `core::option::Option<int>` (expected f64 but found int)
4786 ```
4787
4788 That doesn't mean we can't make `Option<T>`s that hold an `f64`! They just have to
4789 match up:
4790
4791 ```{rust}
4792 let x: Option<int> = Some(5i);
4793 let y: Option<f64> = Some(5.0f64);
4794 ```
4795
4796 This is just fine. One definition, multiple uses.
4797
4798 Generics don't have to only be generic over one type. Consider Rust's built-in
4799 `Result<T, E>` type:
4800
4801 ```{rust}
4802 enum Result<T, E> {
4803     Ok(T),
4804     Err(E),
4805 }
4806 ```
4807
4808 This type is generic over _two_ types: `T` and `E`. By the way, the capital letters
4809 can be any letter you'd like. We could define `Result<T, E>` as:
4810
4811 ```{rust}
4812 enum Result<H, N> {
4813     Ok(H),
4814     Err(N),
4815 }
4816 ```
4817
4818 if we wanted to. Convention says that the first generic parameter should be
4819 `T`, for 'type,' and that we use `E` for 'error.' Rust doesn't care, however.
4820
4821 The `Result<T, E>` type is intended to
4822 be used to return the result of a computation, and to have the ability to
4823 return an error if it didn't work out. Here's an example:
4824
4825 ```{rust}
4826 let x: Result<f64, String> = Ok(2.3f64);
4827 let y: Result<f64, String> = Err("There was an error.".to_string());
4828 ```
4829
4830 This particular Result will return an `f64` if there's a success, and a
4831 `String` if there's a failure. Let's write a function that uses `Result<T, E>`:
4832
4833 ```{rust}
4834 fn inverse(x: f64) -> Result<f64, String> {
4835     if x == 0.0f64 { return Err("x cannot be zero!".to_string()); }
4836
4837     Ok(1.0f64 / x)
4838 }
4839 ```
4840
4841 We don't want to take the inverse of zero, so we check to make sure that we
4842 weren't passed zero. If we were, then we return an `Err`, with a message. If
4843 it's okay, we return an `Ok`, with the answer.
4844
4845 Why does this matter? Well, remember how `match` does exhaustive matches?
4846 Here's how this function gets used:
4847
4848 ```{rust}
4849 # fn inverse(x: f64) -> Result<f64, String> {
4850 #     if x == 0.0f64 { return Err("x cannot be zero!".to_string()); }
4851 #     Ok(1.0f64 / x)
4852 # }
4853 let x = inverse(25.0f64);
4854
4855 match x {
4856     Ok(x) => println!("The inverse of 25 is {}", x),
4857     Err(msg) => println!("Error: {}", msg),
4858 }
4859 ```
4860
4861 The `match` enforces that we handle the `Err` case. In addition, because the
4862 answer is wrapped up in an `Ok`, we can't just use the result without doing
4863 the match:
4864
4865 ```{rust,ignore}
4866 let x = inverse(25.0f64);
4867 println!("{}", x + 2.0f64); // error: binary operation `+` cannot be applied
4868            // to type `core::result::Result<f64,collections::string::String>`
4869 ```
4870
4871 This function is great, but there's one other problem: it only works for 64 bit
4872 floating point values. What if we wanted to handle 32 bit floating point as
4873 well? We'd have to write this:
4874
4875 ```{rust}
4876 fn inverse32(x: f32) -> Result<f32, String> {
4877     if x == 0.0f32 { return Err("x cannot be zero!".to_string()); }
4878
4879     Ok(1.0f32 / x)
4880 }
4881 ```
4882
4883 Bummer. What we need is a **generic function**. Luckily, we can write one!
4884 However, it won't _quite_ work yet. Before we get into that, let's talk syntax.
4885 A generic version of `inverse` would look something like this:
4886
4887 ```{rust,ignore}
4888 fn inverse<T>(x: T) -> Result<T, String> {
4889     if x == 0.0 { return Err("x cannot be zero!".to_string()); }
4890
4891     Ok(1.0 / x)
4892 }
4893 ```
4894
4895 Just like how we had `Option<T>`, we use a similar syntax for `inverse<T>`.
4896 We can then use `T` inside the rest of the signature: `x` has type `T`, and half
4897 of the `Result` has type `T`. However, if we try to compile that example, we'll get
4898 an error:
4899
4900 ```{notrust,ignore}
4901 error: binary operation `==` cannot be applied to type `T`
4902 ```
4903
4904 Because `T` can be _any_ type, it may be a type that doesn't implement `==`,
4905 and therefore, the first line would be wrong. What do we do?
4906
4907 To fix this example, we need to learn about another Rust feature: traits.
4908
4909 # Traits
4910
4911 Do you remember the `impl` keyword, used to call a function with method
4912 syntax?
4913
4914 ```{rust}
4915 struct Circle {
4916     x: f64,
4917     y: f64,
4918     radius: f64,
4919 }
4920
4921 impl Circle {
4922     fn area(&self) -> f64 {
4923         std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
4924     }
4925 }
4926 ```
4927
4928 Traits are similar, except that we define a trait with just the method
4929 signature, then implement the trait for that struct. Like this:
4930
4931 ```{rust}
4932 struct Circle {
4933     x: f64,
4934     y: f64,
4935     radius: f64,
4936 }
4937
4938 trait HasArea {
4939     fn area(&self) -> f64;
4940 }
4941
4942 impl HasArea for Circle {
4943     fn area(&self) -> f64 {
4944         std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
4945     }
4946 }
4947 ```
4948
4949 As you can see, the `trait` block looks very similar to the `impl` block,
4950 but we don't define a body, just a type signature. When we `impl` a trait,
4951 we use `impl Trait for Item`, rather than just `impl Item`.
4952
4953 So what's the big deal? Remember the error we were getting with our generic
4954 `inverse` function?
4955
4956 ```{notrust,ignore}
4957 error: binary operation `==` cannot be applied to type `T`
4958 ```
4959
4960 We can use traits to constrain our generics. Consider this function, which
4961 does not compile, and gives us a similar error:
4962
4963 ```{rust,ignore}
4964 fn print_area<T>(shape: T) {
4965     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
4966 }
4967 ```
4968
4969 Rust complains:
4970
4971 ```{notrust,ignore}
4972 error: type `T` does not implement any method in scope named `area`
4973 ```
4974
4975 Because `T` can be any type, we can't be sure that it implements the `area`
4976 method. But we can add a **trait constraint** to our generic `T`, ensuring
4977 that it does:
4978
4979 ```{rust}
4980 # trait HasArea {
4981 #     fn area(&self) -> f64;
4982 # }
4983 fn print_area<T: HasArea>(shape: T) {
4984     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
4985 }
4986 ```
4987
4988 The syntax `<T: HasArea>` means `any type that implements the HasArea trait`.
4989 Because traits define function type signatures, we can be sure that any type
4990 which implements `HasArea` will have an `.area()` method.
4991
4992 Here's an extended example of how this works:
4993
4994 ```{rust}
4995 trait HasArea {
4996     fn area(&self) -> f64;
4997 }
4998
4999 struct Circle {
5000     x: f64,
5001     y: f64,
5002     radius: f64,
5003 }
5004
5005 impl HasArea for Circle {
5006     fn area(&self) -> f64 {
5007         std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
5008     }
5009 }
5010
5011 struct Square {
5012     x: f64,
5013     y: f64,
5014     side: f64,
5015 }
5016
5017 impl HasArea for Square {
5018     fn area(&self) -> f64 {
5019         self.side * self.side
5020     }
5021 }
5022
5023 fn print_area<T: HasArea>(shape: T) {
5024     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
5025 }
5026
5027 fn main() {
5028     let c = Circle {
5029         x: 0.0f64,
5030         y: 0.0f64,
5031         radius: 1.0f64,
5032     };
5033
5034     let s = Square {
5035         x: 0.0f64,
5036         y: 0.0f64,
5037         side: 1.0f64,
5038     };
5039
5040     print_area(c);
5041     print_area(s);
5042 }
5043 ```
5044
5045 This program outputs:
5046
5047 ```{notrust,ignore}
5048 This shape has an area of 3.141593
5049 This shape has an area of 1
5050 ```
5051
5052 As you can see, `print_area` is now generic, but also ensures that we
5053 have passed in the correct types. If we pass in an incorrect type:
5054
5055 ```{rust,ignore}
5056 print_area(5i);
5057 ```
5058
5059 We get a compile-time error:
5060
5061 ```{notrust,ignore}
5062 error: failed to find an implementation of trait main::HasArea for int
5063 ```
5064
5065 So far, we've only added trait implementations to structs, but you can
5066 implement a trait for any type. So technically, we _could_ implement
5067 `HasArea` for `int`:
5068
5069 ```{rust}
5070 trait HasArea {
5071     fn area(&self) -> f64;
5072 }
5073
5074 impl HasArea for int {
5075     fn area(&self) -> f64 {
5076         println!("this is silly");
5077
5078         *self as f64
5079     }
5080 }
5081
5082 5i.area();
5083 ```
5084
5085 It is considered poor style to implement methods on such primitive types, even
5086 though it is possible.
5087
5088 This may seem like the Wild West, but there are two other restrictions around
5089 implementing traits that prevent this from getting out of hand. First, traits
5090 must be `use`d in any scope where you wish to use the trait's method. So for
5091 example, this does not work:
5092
5093 ```{rust,ignore}
5094 mod shapes {
5095     use std::f64::consts;
5096
5097     trait HasArea {
5098         fn area(&self) -> f64;
5099     }
5100
5101     struct Circle {
5102         x: f64,
5103         y: f64,
5104         radius: f64,
5105     }
5106
5107     impl HasArea for Circle {
5108         fn area(&self) -> f64 {
5109             consts::PI * (self.radius * self.radius)
5110         }
5111     }
5112 }
5113
5114 fn main() {
5115     let c = shapes::Circle {
5116         x: 0.0f64,
5117         y: 0.0f64,
5118         radius: 1.0f64,
5119     };
5120
5121     println!("{}", c.area());
5122 }
5123 ```
5124
5125 Now that we've moved the structs and traits into their own module, we get an
5126 error:
5127
5128 ```{notrust,ignore}
5129 error: type `shapes::Circle` does not implement any method in scope named `area`
5130 ```
5131
5132 If we add a `use` line right above `main` and make the right things public,
5133 everything is fine:
5134
5135 ```{rust}
5136 use shapes::HasArea;
5137
5138 mod shapes {
5139     use std::f64::consts;
5140
5141     pub trait HasArea {
5142         fn area(&self) -> f64;
5143     }
5144
5145     pub struct Circle {
5146         pub x: f64,
5147         pub y: f64,
5148         pub radius: f64,
5149     }
5150
5151     impl HasArea for Circle {
5152         fn area(&self) -> f64 {
5153             consts::PI * (self.radius * self.radius)
5154         }
5155     }
5156 }
5157
5158
5159 fn main() {
5160     let c = shapes::Circle {
5161         x: 0.0f64,
5162         y: 0.0f64,
5163         radius: 1.0f64,
5164     };
5165
5166     println!("{}", c.area());
5167 }
5168 ```
5169
5170 This means that even if someone does something bad like add methods to `int`,
5171 it won't affect you, unless you `use` that trait.
5172
5173 There's one more restriction on implementing traits. Either the trait or the
5174 type you're writing the `impl` for must be inside your crate. So, we could
5175 implement the `HasArea` type for `int`, because `HasArea` is in our crate.  But
5176 if we tried to implement `Float`, a trait provided by Rust, for `int`, we could
5177 not, because both the trait and the type aren't in our crate.
5178
5179 One last thing about traits: generic functions with a trait bound use
5180 **monomorphization** ("mono": one, "morph": form), so they are statically
5181 dispatched. What's that mean? Well, let's take a look at `print_area` again:
5182
5183 ```{rust,ignore}
5184 fn print_area<T: HasArea>(shape: T) {
5185     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
5186 }
5187
5188 fn main() {
5189     let c = Circle { ... };
5190
5191     let s = Square { ... };
5192
5193     print_area(c);
5194     print_area(s);
5195 }
5196 ```
5197
5198 When we use this trait with `Circle` and `Square`, Rust ends up generating
5199 two different functions with the concrete type, and replacing the call sites with
5200 calls to the concrete implementations. In other words, you get something like
5201 this:
5202
5203 ```{rust,ignore}
5204 fn __print_area_circle(shape: Circle) {
5205     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
5206 }
5207
5208 fn __print_area_square(shape: Square) {
5209     println!("This shape has an area of {}", shape.area());
5210 }
5211
5212 fn main() {
5213     let c = Circle { ... };
5214
5215     let s = Square { ... };
5216
5217     __print_area_circle(c);
5218     __print_area_square(s);
5219 }
5220 ```
5221
5222 The names don't actually change to this, it's just for illustration. But
5223 as you can see, there's no overhead of deciding which version to call here,
5224 hence 'statically dispatched.' The downside is that we have two copies of
5225 the same function, so our binary is a little bit larger.
5226
5227 # Tasks
5228
5229 Concurrency and parallelism are topics that are of increasing interest to a
5230 broad subsection of software developers. Modern computers are often multi-core,
5231 to the point that even embedded devices like cell phones have more than one
5232 processor. Rust's semantics lend themselves very nicely to solving a number of
5233 issues that programmers have with concurrency. Many concurrency errors that are
5234 runtime errors in other languages are compile-time errors in Rust.
5235
5236 Rust's concurrency primitive is called a **task**. Tasks are lightweight, and
5237 do not share memory in an unsafe manner, preferring message passing to
5238 communicate.  It's worth noting that tasks are implemented as a library, and
5239 not part of the language.  This means that in the future, other concurrency
5240 libraries can be written for Rust to help in specific scenarios.  Here's an
5241 example of creating a task:
5242
5243 ```{rust}
5244 spawn(proc() {
5245     println!("Hello from a task!");
5246 });
5247 ```
5248
5249 The `spawn` function takes a proc as an argument, and runs that proc in a new
5250 task. A proc takes ownership of its entire environment, and so any variables
5251 that you use inside the proc will not be usable afterward:
5252
5253 ```{rust,ignore}
5254 let mut x = vec![1i, 2i, 3i];
5255
5256 spawn(proc() {
5257     println!("The value of x[0] is: {}", x[0]);
5258 });
5259
5260 println!("The value of x[0] is: {}", x[0]); // error: use of moved value: `x`
5261 ```
5262
5263 `x` is now owned by the proc, and so we can't use it anymore. Many other
5264 languages would let us do this, but it's not safe to do so. Rust's type system
5265 catches the error.
5266
5267 If tasks were only able to capture these values, they wouldn't be very useful.
5268 Luckily, tasks can communicate with each other through **channel**s. Channels
5269 work like this:
5270
5271 ```{rust}
5272 let (tx, rx) = channel();
5273
5274 spawn(proc() {
5275     tx.send("Hello from a task!".to_string());
5276 });
5277
5278 let message = rx.recv();
5279 println!("{}", message);
5280 ```
5281
5282 The `channel()` function returns two endpoints: a `Receiver<T>` and a
5283 `Sender<T>`. You can use the `.send()` method on the `Sender<T>` end, and
5284 receive the message on the `Receiver<T>` side with the `recv()` method.  This
5285 method blocks until it gets a message. There's a similar method, `.try_recv()`,
5286 which returns an `Option<T>` and does not block.
5287
5288 If you want to send messages to the task as well, create two channels!
5289
5290 ```{rust}
5291 let (tx1, rx1) = channel();
5292 let (tx2, rx2) = channel();
5293
5294 spawn(proc() {
5295     tx1.send("Hello from a task!".to_string());
5296     let message = rx2.recv();
5297     println!("{}", message);
5298 });
5299
5300 let message = rx1.recv();
5301 println!("{}", message);
5302
5303 tx2.send("Goodbye from main!".to_string());
5304 ```
5305
5306 The proc has one sending end and one receiving end, and the main task has one
5307 of each as well. Now they can talk back and forth in whatever way they wish.
5308
5309 Notice as well that because `Sender` and `Receiver` are generic, while you can
5310 pass any kind of information through the channel, the ends are strongly typed.
5311 If you try to pass a string, and then an integer, Rust will complain.
5312
5313 ## Futures
5314
5315 With these basic primitives, many different concurrency patterns can be
5316 developed. Rust includes some of these types in its standard library. For
5317 example, if you wish to compute some value in the background, `Future` is
5318 a useful thing to use:
5319
5320 ```{rust}
5321 use std::sync::Future;
5322
5323 let mut delayed_value = Future::spawn(proc() {
5324     // just return anything for examples' sake
5325
5326     12345i
5327 });
5328 println!("value = {}", delayed_value.get());
5329 ```
5330
5331 Calling `Future::spawn` works just like `spawn()`: it takes a proc. In this
5332 case, though, you don't need to mess with the channel: just have the proc
5333 return the value.
5334
5335 `Future::spawn` will return a value which we can bind with `let`. It needs
5336 to be mutable, because once the value is computed, it saves a copy of the
5337 value, and if it were immutable, it couldn't update itself.
5338
5339 The proc will go on processing in the background, and when we need the final
5340 value, we can call `get()` on it. This will block until the result is done,
5341 but if it's finished computing in the background, we'll just get the value
5342 immediately.
5343
5344 ## Success and failure
5345
5346 Tasks don't always succeed, they can also fail. A task that wishes to fail
5347 can call the `fail!` macro, passing a message:
5348
5349 ```{rust}
5350 spawn(proc() {
5351     fail!("Nope.");
5352 });
5353 ```
5354
5355 If a task fails, it is not possible for it to recover. However, it can
5356 notify other tasks that it has failed. We can do this with `task::try`:
5357
5358 ```{rust}
5359 use std::task;
5360 use std::rand;
5361
5362 let result = task::try(proc() {
5363     if rand::random() {
5364         println!("OK");
5365     } else {
5366         fail!("oops!");
5367     }
5368 });
5369 ```
5370
5371 This task will randomly fail or succeed. `task::try` returns a `Result`
5372 type, so we can handle the response like any other computation that may
5373 fail.
5374
5375 # Macros
5376
5377 One of Rust's most advanced features is its system of **macro**s. While
5378 functions allow you to provide abstractions over values and operations, macros
5379 allow you to provide abstractions over syntax. Do you wish Rust had the ability
5380 to do something that it can't currently do? You may be able to write a macro
5381 to extend Rust's capabilities.
5382
5383 You've already used one macro extensively: `println!`. When we invoke
5384 a Rust macro, we need to use the exclamation mark (`!`). There's two reasons
5385 that this is true: the first is that it makes it clear when you're using a
5386 macro. The second is that macros allow for flexible syntax, and so Rust must
5387 be able to tell where a macro starts and ends. The `!(...)` helps with this.
5388
5389 Let's talk some more about `println!`. We could have implemented `println!` as
5390 a function, but it would be worse. Why? Well, what macros allow you to do
5391 is write code that generates more code. So when we call `println!` like this:
5392
5393 ```{rust}
5394 let x = 5i;
5395 println!("x is: {}", x);
5396 ```
5397
5398 The `println!` macro does a few things:
5399
5400 1. It parses the string to find any `{}`s
5401 2. It checks that the number of `{}`s matches the number of other arguments.
5402 3. It generates a bunch of Rust code, taking this in mind.
5403
5404 What this means is that you get type checking at compile time, because
5405 Rust will generate code that takes all of the types into account. If
5406 `println!` was a function, it could still do this type checking, but it
5407 would happen at run time rather than compile time.
5408
5409 We can check this out using a special flag to `rustc`. This code, in a file
5410 `print.rs`:
5411
5412 ```{rust}
5413 fn main() {
5414     let x = "Hello";
5415     println!("x is: {:s}", x);
5416 }
5417 ```
5418
5419 Can have its macros expanded like this: `rustc print.rs --pretty=expanded`, will
5420 give us this huge result:
5421
5422 ```{rust,ignore}
5423 #![feature(phase)]
5424 #![no_std]
5425 #![feature(globs)]
5426 #[phase(plugin, link)]
5427 extern crate std = "std";
5428 extern crate rt = "native";
5429 use std::prelude::*;
5430 fn main() {
5431     let x = "Hello";
5432     match (&x,) {
5433         (__arg0,) => {
5434             #[inline]
5435             #[allow(dead_code)]
5436             static __STATIC_FMTSTR: [::std::fmt::rt::Piece<'static>, ..2u] =
5437                 [::std::fmt::rt::String("x is: "),
5438                  ::std::fmt::rt::Argument(::std::fmt::rt::Argument{position:
5439                                                                        ::std::fmt::rt::ArgumentNext,
5440                                                                    format:
5441                                                                        ::std::fmt::rt::FormatSpec{fill:
5442                                                                                                       ' ',
5443                                                                                                   align:
5444                                                                                                       ::std::fmt::rt::AlignUnknown,
5445                                                                                                   flags:
5446                                                                                                       0u,
5447                                                                                                   precision:
5448                                                                                                       ::std::fmt::rt::CountImplied,
5449                                                                                                   width:
5450                                                                                                       ::std::fmt::rt::CountImplied,},})];
5451             let __args_vec =
5452                 &[::std::fmt::argument(::std::fmt::secret_string, __arg0)];
5453             let __args =
5454                 unsafe {
5455                     ::std::fmt::Arguments::new(__STATIC_FMTSTR, __args_vec)
5456                 };
5457             ::std::io::stdio::println_args(&__args)
5458         }
5459     };
5460 }
5461 ```
5462
5463 Intense. Here's a trimmed down version that's a bit easier to read:
5464
5465 ```{rust,ignore}
5466 fn main() {
5467     let x = 5i;
5468     match (&x,) {
5469         (__arg0,) => {
5470             static __STATIC_FMTSTR:  =
5471                 [String("x is: "),
5472                  Argument(Argument {
5473                     position: ArgumentNext,
5474                     format: FormatSpec {
5475                         fill: ' ',
5476                         align: AlignUnknown,
5477                         flags: 0u,
5478                         precision: CountImplied,
5479                         width: CountImplied,
5480                     },
5481                 },
5482                ];
5483             let __args_vec = &[argument(secret_string, __arg0)];
5484             let __args = unsafe { Arguments::new(__STATIC_FMTSTR, __args_vec) };
5485
5486             println_args(&__args)
5487         }
5488     };
5489 }
5490 ```
5491
5492 Whew! This isn't too terrible. You can see that we still `let x = 5i`,
5493 but then things get a little bit hairy. Three more bindings get set: a
5494 static format string, an argument vector, and the arguments. We then
5495 invoke the `println_args` function with the generated arguments.
5496
5497 This is the code (well, the full version) that Rust actually compiles. You can
5498 see all of the extra information that's here. We get all of the type safety and
5499 options that it provides, but at compile time, and without needing to type all
5500 of this out. This is how macros are powerful. Without them, you would need to
5501 type all of this by hand to get a type checked `println`.
5502
5503 For more on macros, please consult [the Macros Guide](guide-macros.html).
5504 Macros are a very advanced and still slightly experimental feature, but don't
5505 require a deep understanding to call, since they look just like functions. The
5506 Guide can help you if you want to write your own.
5507
5508 # Unsafe
5509
5510 Finally, there's one more Rust concept that you should be aware of: `unsafe`.
5511 There are two circumstances where Rust's safety provisions don't work well.
5512 The first is when interfacing with C code, and the second is when building
5513 certain kinds of abstractions.
5514
5515 Rust has support for FFI (which you can read about in the [FFI
5516 Guide](guide-ffi.html)), but can't guarantee that the C code will be safe.
5517 Therefore, Rust marks such functions with the `unsafe`
5518 keyword, which indicates that the function may not behave properly.
5519
5520 Second, if you'd like to create some sort of shared-memory data structure, Rust
5521 won't allow it, because memory must be owned by a single owner. However, if
5522 you're planning on making access to that shared memory safe, such as with a
5523 mutex, _you_ know that it's safe, but Rust can't know. Writing an `unsafe`
5524 block allows you to ask the compiler to trust you. In this case, the _internal_
5525 implementation of the mutex is considered unsafe, but the _external_ interface
5526 we present is safe. This allows it to be effectively used in normal Rust, while
5527 being able to implement functionality that the compiler can't double check for
5528 us.
5529
5530 Doesn't an escape hatch undermine the safety of the entire system? Well, if
5531 Rust code segfaults, it _must_ be because of unsafe code somewhere. By
5532 annotating exactly where that is, you have a significantly smaller area to
5533 search.
5534
5535 We haven't even talked about any examples here, and that's because I want to
5536 emphasize that you should not be writing unsafe code unless you know exactly
5537 what you're doing. The vast majority of Rust developers will only interact with
5538 it when doing FFI, and advanced library authors may use it to build certain
5539 kinds of abstraction.
5540
5541 # Conclusion
5542
5543 We covered a lot of ground here. When you've mastered everything in this Guide,
5544 you will have a firm grasp of basic Rust development. There's a whole lot more
5545 out there, we've just covered the surface. There's tons of topics that you can
5546 dig deeper into, and we've built specialized guides for many of them. To learn
5547 more, dig into the [full documentation
5548 index](http://doc.rust-lang.org/index.html).
5549
5550 Happy hacking!