]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/doc/reference.md
0f1f26d3e711c8f2d75d3250fef6178e2d61a243
[rust.git] / src / doc / reference.md
1 % The Rust Reference
2
3 # Introduction
4
5 This document is the primary reference for the Rust programming language. It
6 provides three kinds of material:
7
8   - Chapters that formally define the language grammar and, for each
9     construct, informally describe its semantics and give examples of its
10     use.
11   - Chapters that informally describe the memory model, concurrency model,
12     runtime services, linkage model and debugging facilities.
13   - Appendix chapters providing rationale and references to languages that
14     influenced the design.
15
16 This document does not serve as an introduction to the language. Background
17 familiarity with the language is assumed. A separate [guide] is available to
18 help acquire such background familiarity.
19
20 This document also does not serve as a reference to the [standard] library
21 included in the language distribution. Those libraries are documented
22 separately by extracting documentation attributes from their source code. Many
23 of the features that one might expect to be language features are library
24 features in Rust, so what you're looking for may be there, not here.
25
26 [guide]: guide.html
27 [standard]: std/index.html
28
29 # Notation
30
31 Rust's grammar is defined over Unicode codepoints, each conventionally denoted
32 `U+XXXX`, for 4 or more hexadecimal digits `X`. _Most_ of Rust's grammar is
33 confined to the ASCII range of Unicode, and is described in this document by a
34 dialect of Extended Backus-Naur Form (EBNF), specifically a dialect of EBNF
35 supported by common automated LL(k) parsing tools such as `llgen`, rather than
36 the dialect given in ISO 14977. The dialect can be defined self-referentially
37 as follows:
38
39 ```{.ebnf .notation}
40 grammar : rule + ;
41 rule    : nonterminal ':' productionrule ';' ;
42 productionrule : production [ '|' production ] * ;
43 production : term * ;
44 term : element repeats ;
45 element : LITERAL | IDENTIFIER | '[' productionrule ']' ;
46 repeats : [ '*' | '+' ] NUMBER ? | NUMBER ? | '?' ;
47 ```
48
49 Where:
50
51 - Whitespace in the grammar is ignored.
52 - Square brackets are used to group rules.
53 - `LITERAL` is a single printable ASCII character, or an escaped hexadecimal
54   ASCII code of the form `\xQQ`, in single quotes, denoting the corresponding
55   Unicode codepoint `U+00QQ`.
56 - `IDENTIFIER` is a nonempty string of ASCII letters and underscores.
57 - The `repeat` forms apply to the adjacent `element`, and are as follows:
58   - `?` means zero or one repetition
59   - `*` means zero or more repetitions
60   - `+` means one or more repetitions
61   - NUMBER trailing a repeat symbol gives a maximum repetition count
62   - NUMBER on its own gives an exact repetition count
63
64 This EBNF dialect should hopefully be familiar to many readers.
65
66 ## Unicode productions
67
68 A few productions in Rust's grammar permit Unicode codepoints outside the ASCII
69 range. We define these productions in terms of character properties specified
70 in the Unicode standard, rather than in terms of ASCII-range codepoints. The
71 section [Special Unicode Productions](#special-unicode-productions) lists these
72 productions.
73
74 ## String table productions
75
76 Some rules in the grammar — notably [unary
77 operators](#unary-operator-expressions), [binary
78 operators](#binary-operator-expressions), and [keywords](#keywords) — are
79 given in a simplified form: as a listing of a table of unquoted, printable
80 whitespace-separated strings. These cases form a subset of the rules regarding
81 the [token](#tokens) rule, and are assumed to be the result of a
82 lexical-analysis phase feeding the parser, driven by a DFA, operating over the
83 disjunction of all such string table entries.
84
85 When such a string enclosed in double-quotes (`"`) occurs inside the grammar,
86 it is an implicit reference to a single member of such a string table
87 production. See [tokens](#tokens) for more information.
88
89 # Lexical structure
90
91 ## Input format
92
93 Rust input is interpreted as a sequence of Unicode codepoints encoded in UTF-8.
94 Most Rust grammar rules are defined in terms of printable ASCII-range
95 codepoints, but a small number are defined in terms of Unicode properties or
96 explicit codepoint lists. [^inputformat]
97
98 [^inputformat]: Substitute definitions for the special Unicode productions are
99   provided to the grammar verifier, restricted to ASCII range, when verifying the
100   grammar in this document.
101
102 ## Special Unicode Productions
103
104 The following productions in the Rust grammar are defined in terms of Unicode
105 properties: `ident`, `non_null`, `non_star`, `non_eol`, `non_slash_or_star`,
106 `non_single_quote` and `non_double_quote`.
107
108 ### Identifiers
109
110 The `ident` production is any nonempty Unicode string of the following form:
111
112 - The first character has property `XID_start`
113 - The remaining characters have property `XID_continue`
114
115 that does _not_ occur in the set of [keywords](#keywords).
116
117 > **Note**: `XID_start` and `XID_continue` as character properties cover the
118 > character ranges used to form the more familiar C and Java language-family
119 > identifiers.
120
121 ### Delimiter-restricted productions
122
123 Some productions are defined by exclusion of particular Unicode characters:
124
125 - `non_null` is any single Unicode character aside from `U+0000` (null)
126 - `non_eol` is `non_null` restricted to exclude `U+000A` (`'\n'`)
127 - `non_star` is `non_null` restricted to exclude `U+002A` (`*`)
128 - `non_slash_or_star` is `non_null` restricted to exclude `U+002F` (`/`) and `U+002A` (`*`)
129 - `non_single_quote` is `non_null` restricted to exclude `U+0027`  (`'`)
130 - `non_double_quote` is `non_null` restricted to exclude `U+0022` (`"`)
131
132 ## Comments
133
134 ```{.ebnf .gram}
135 comment : block_comment | line_comment ;
136 block_comment : "/*" block_comment_body * "*/" ;
137 block_comment_body : [block_comment | character] * ;
138 line_comment : "//" non_eol * ;
139 ```
140
141 Comments in Rust code follow the general C++ style of line and block-comment
142 forms. Nested block comments are supported.
143
144 Line comments beginning with exactly _three_ slashes (`///`), and block
145 comments beginning with exactly one repeated asterisk in the block-open
146 sequence (`/**`), are interpreted as a special syntax for `doc`
147 [attributes](#attributes). That is, they are equivalent to writing
148 `#[doc="..."]` around the body of the comment (this includes the comment
149 characters themselves, ie `/// Foo` turns into `#[doc="/// Foo"]`).
150
151 `//!` comments apply to the parent of the comment, rather than the item that
152 follows. `//!` comments are usually used to display information on the crate
153 index page.
154
155 Non-doc comments are interpreted as a form of whitespace.
156
157 ## Whitespace
158
159 ```{.ebnf .gram}
160 whitespace_char : '\x20' | '\x09' | '\x0a' | '\x0d' ;
161 whitespace : [ whitespace_char | comment ] + ;
162 ```
163
164 The `whitespace_char` production is any nonempty Unicode string consisting of
165 any of the following Unicode characters: `U+0020` (space, `' '`), `U+0009`
166 (tab, `'\t'`), `U+000A` (LF, `'\n'`), `U+000D` (CR, `'\r'`).
167
168 Rust is a "free-form" language, meaning that all forms of whitespace serve only
169 to separate _tokens_ in the grammar, and have no semantic significance.
170
171 A Rust program has identical meaning if each whitespace element is replaced
172 with any other legal whitespace element, such as a single space character.
173
174 ## Tokens
175
176 ```{.ebnf .gram}
177 simple_token : keyword | unop | binop ;
178 token : simple_token | ident | literal | symbol | whitespace token ;
179 ```
180
181 Tokens are primitive productions in the grammar defined by regular
182 (non-recursive) languages. "Simple" tokens are given in [string table
183 production](#string-table-productions) form, and occur in the rest of the
184 grammar as double-quoted strings. Other tokens have exact rules given.
185
186 ### Keywords
187
188 <p id="keyword-table-marker"></p>
189
190 |          |          |          |          |         |
191 |----------|----------|----------|----------|---------|
192 | abstract | alignof  | as       | be       | box     |
193 | break    | const    | continue | crate    | do      |
194 | else     | enum     | extern   | false    | final   |
195 | fn       | for      | if       | impl     | in      |
196 | let      | loop     | macro    | match    | mod     |
197 | move     | mut      | offsetof | override | priv    |
198 | pub      | pure     | ref      | return   | sizeof  |
199 | static   | self     | struct   | super    | true    |
200 | trait    | type     | typeof   | unsafe   | unsized |
201 | use      | virtual  | where    | while    | yield   |
202
203
204 Each of these keywords has special meaning in its grammar, and all of them are
205 excluded from the `ident` rule.
206
207 Note that some of these keywords are reserved, and do not currently do
208 anything.
209
210 ### Literals
211
212 A literal is an expression consisting of a single token, rather than a sequence
213 of tokens, that immediately and directly denotes the value it evaluates to,
214 rather than referring to it by name or some other evaluation rule. A literal is
215 a form of constant expression, so is evaluated (primarily) at compile time.
216
217 ```{.ebnf .gram}
218 lit_suffix : ident;
219 literal : [ string_lit | char_lit | byte_string_lit | byte_lit | num_lit ] lit_suffix ?;
220 ```
221
222 The optional suffix is only used for certain numeric literals, but is
223 reserved for future extension, that is, the above gives the lexical
224 grammar, but a Rust parser will reject everything but the 12 special
225 cases mentioned in [Number literals](#number-literals) below.
226
227 #### Examples
228
229 ##### Characters and strings
230
231 |   | Example | Number of `#` pairs allowed | Available characters | Escapes | Equivalent to |
232 |---|---------|-----------------------------|----------------------|---------|---------------|
233 | [Character](#character-literals) | `'H'` | `N/A` | All unicode | `\'` & [Byte escapes](#byte-escapes) & [Unicode escapes](#unicode-escapes) | `N/A` |
234 | [String](#string-literals) | `"hello"` | `N/A` | All unicode | `\"` & [Byte escapes](#byte-escapes) & [Unicode escapes](#unicode-escapes) | `N/A` |
235 | [Raw](#raw-string-literals) | `r##"hello"##`  | `0...` | All unicode | `N/A` | `N/A` |
236 | [Byte](#byte-literals) | `b'H'` | `N/A` | All ASCII | `\'` & [Byte escapes](#byte-escapes) | `u8` |
237 | [Byte string](#byte-string-literals) | `b"hello"` | `N/A`  | All ASCII | `\"` & [Byte escapes](#byte-escapes) | `&'static [u8]` |
238 | [Raw byte string](#raw-byte-string-literals) | `br##"hello"##` | `0...` | All ASCII | `N/A` | `&'static [u8]` (unsure...not stated) |
239
240 ##### Byte escapes
241
242 |   | Name |
243 |---|------|
244 | `\x7F` | 8-bit character code (exactly 2 digits) |
245 | `\n` | Newline |
246 | `\r` | Carriage return |
247 | `\t` | Tab |
248 | `\\` | Backslash |
249
250 ##### Unicode escapes
251 |   | Name |
252 |---|------|
253 | `\u7FFF` | 16-bit character code (exactly 4 digits) |
254 | `\U7EEEFFFF` | 32-bit character code (exactly 8 digits) |
255
256 ##### Numbers
257
258 | [Number literals](#number-literals)`*` | Example | Exponentiation | Suffixes |
259 |----------------------------------------|---------|----------------|----------|
260 | Decimal integer | `98_222i` | `N/A` | Integer suffixes |
261 | Hex integer | `0xffi` | `N/A` | Integer suffixes |
262 | Octal integer | `0o77i` | `N/A` | Integer suffixes |
263 | Binary integer | `0b1111_0000i` | `N/A` | Integer suffixes |
264 | Floating-point | `123.0E+77f64` | `Optional` | Floating-point suffixes |
265
266 `*` All number literals allow `_` as a visual separator: `1_234.0E+18f64`
267
268 ##### Suffixes
269 | Integer | Floating-point |
270 |---------|----------------|
271 | `i` (`int`), `u` (`uint`), `u8`, `i8`, `u16`, `i16`, `u32`, `i32`, `u64`, `i64` | `f32`, `f64` |
272
273 #### Character and string literals
274
275 ```{.ebnf .gram}
276 char_lit : '\x27' char_body '\x27' ;
277 string_lit : '"' string_body * '"' | 'r' raw_string ;
278
279 char_body : non_single_quote
280           | '\x5c' [ '\x27' | common_escape | unicode_escape ] ;
281
282 string_body : non_double_quote
283             | '\x5c' [ '\x22' | common_escape | unicode_escape ] ;
284 raw_string : '"' raw_string_body '"' | '#' raw_string '#' ;
285
286 common_escape : '\x5c'
287               | 'n' | 'r' | 't' | '0'
288               | 'x' hex_digit 2
289 unicode_escape : 'u' hex_digit 4
290                | 'U' hex_digit 8 ;
291
292 hex_digit : 'a' | 'b' | 'c' | 'd' | 'e' | 'f'
293           | 'A' | 'B' | 'C' | 'D' | 'E' | 'F'
294           | dec_digit ;
295 oct_digit : '0' | '1' | '2' | '3' | '4' | '5' | '6' | '7' ;
296 dec_digit : '0' | nonzero_dec ;
297 nonzero_dec: '1' | '2' | '3' | '4'
298            | '5' | '6' | '7' | '8' | '9' ;
299 ```
300
301 ##### Character literals
302
303 A _character literal_ is a single Unicode character enclosed within two
304 `U+0027` (single-quote) characters, with the exception of `U+0027` itself,
305 which must be _escaped_ by a preceding U+005C character (`\`).
306
307 ##### String literals
308
309 A _string literal_ is a sequence of any Unicode characters enclosed within two
310 `U+0022` (double-quote) characters, with the exception of `U+0022` itself,
311 which must be _escaped_ by a preceding `U+005C` character (`\`), or a _raw
312 string literal_.
313
314 ##### Character escapes
315
316 Some additional _escapes_ are available in either character or non-raw string
317 literals. An escape starts with a `U+005C` (`\`) and continues with one of the
318 following forms:
319
320 * An _8-bit codepoint escape_ escape starts with `U+0078` (`x`) and is
321   followed by exactly two _hex digits_. It denotes the Unicode codepoint
322   equal to the provided hex value.
323 * A _16-bit codepoint escape_ starts with `U+0075` (`u`) and is followed
324   by exactly four _hex digits_. It denotes the Unicode codepoint equal to
325   the provided hex value.
326 * A _32-bit codepoint escape_ starts with `U+0055` (`U`) and is followed
327   by exactly eight _hex digits_. It denotes the Unicode codepoint equal to
328   the provided hex value.
329 * A _whitespace escape_ is one of the characters `U+006E` (`n`), `U+0072`
330   (`r`), or `U+0074` (`t`), denoting the unicode values `U+000A` (LF),
331   `U+000D` (CR) or `U+0009` (HT) respectively.
332 * The _backslash escape_ is the character `U+005C` (`\`) which must be
333   escaped in order to denote *itself*.
334
335 ##### Raw string literals
336
337 Raw string literals do not process any escapes. They start with the character
338 `U+0072` (`r`), followed by zero or more of the character `U+0023` (`#`) and a
339 `U+0022` (double-quote) character. The _raw string body_ is not defined in the
340 EBNF grammar above: it can contain any sequence of Unicode characters and is
341 terminated only by another `U+0022` (double-quote) character, followed by the
342 same number of `U+0023` (`#`) characters that preceded the opening `U+0022`
343 (double-quote) character.
344
345 All Unicode characters contained in the raw string body represent themselves,
346 the characters `U+0022` (double-quote) (except when followed by at least as
347 many `U+0023` (`#`) characters as were used to start the raw string literal) or
348 `U+005C` (`\`) do not have any special meaning.
349
350 Examples for string literals:
351
352 ```
353 "foo"; r"foo";                     // foo
354 "\"foo\""; r#""foo""#;             // "foo"
355
356 "foo #\"# bar";
357 r##"foo #"# bar"##;                // foo #"# bar
358
359 "\x52"; "R"; r"R";                 // R
360 "\\x52"; r"\x52";                  // \x52
361 ```
362
363 #### Byte and byte string literals
364
365 ```{.ebnf .gram}
366 byte_lit : "b\x27" byte_body '\x27' ;
367 byte_string_lit : "b\x22" string_body * '\x22' | "br" raw_byte_string ;
368
369 byte_body : ascii_non_single_quote
370           | '\x5c' [ '\x27' | common_escape ] ;
371
372 byte_string_body : ascii_non_double_quote
373             | '\x5c' [ '\x22' | common_escape ] ;
374 raw_byte_string : '"' raw_byte_string_body '"' | '#' raw_byte_string '#' ;
375
376 ```
377
378 ##### Byte literals
379
380 A _byte literal_ is a single ASCII character (in the `U+0000` to `U+007F`
381 range) enclosed within two `U+0027` (single-quote) characters, with the
382 exception of `U+0027` itself, which must be _escaped_ by a preceding U+005C
383 character (`\`), or a single _escape_. It is equivalent to a `u8` unsigned
384 8-bit integer _number literal_.
385
386 ##### Byte string literals
387
388 A _byte string literal_ is a sequence of ASCII characters and _escapes_
389 enclosed within two `U+0022` (double-quote) characters, with the exception of
390 `U+0022` itself, which must be _escaped_ by a preceding `U+005C` character
391 (`\`), or a _raw byte string literal_. It is equivalent to a `&'static [u8]`
392 borrowed array of unsigned 8-bit integers.
393
394 Some additional _escapes_ are available in either byte or non-raw byte string
395 literals. An escape starts with a `U+005C` (`\`) and continues with one of the
396 following forms:
397
398 * An _byte escape_ escape starts with `U+0078` (`x`) and is
399   followed by exactly two _hex digits_. It denotes the byte
400   equal to the provided hex value.
401 * A _whitespace escape_ is one of the characters `U+006E` (`n`), `U+0072`
402   (`r`), or `U+0074` (`t`), denoting the bytes values `0x0A` (ASCII LF),
403   `0x0D` (ASCII CR) or `0x09` (ASCII HT) respectively.
404 * The _backslash escape_ is the character `U+005C` (`\`) which must be
405   escaped in order to denote its ASCII encoding `0x5C`.
406
407 ##### Raw byte string literals
408
409 Raw byte string literals do not process any escapes. They start with the
410 character `U+0062` (`b`), followed by `U+0072` (`r`), followed by zero or more
411 of the character `U+0023` (`#`), and a `U+0022` (double-quote) character. The
412 _raw string body_ is not defined in the EBNF grammar above: it can contain any
413 sequence of ASCII characters and is terminated only by another `U+0022`
414 (double-quote) character, followed by the same number of `U+0023` (`#`)
415 characters that preceded the opening `U+0022` (double-quote) character. A raw
416 byte string literal can not contain any non-ASCII byte.
417
418 All characters contained in the raw string body represent their ASCII encoding,
419 the characters `U+0022` (double-quote) (except when followed by at least as
420 many `U+0023` (`#`) characters as were used to start the raw string literal) or
421 `U+005C` (`\`) do not have any special meaning.
422
423 Examples for byte string literals:
424
425 ```
426 b"foo"; br"foo";                     // foo
427 b"\"foo\""; br#""foo""#;             // "foo"
428
429 b"foo #\"# bar";
430 br##"foo #"# bar"##;                 // foo #"# bar
431
432 b"\x52"; b"R"; br"R";                // R
433 b"\\x52"; br"\x52";                  // \x52
434 ```
435
436 #### Number literals
437
438 ```{.ebnf .gram}
439 num_lit : nonzero_dec [ dec_digit | '_' ] * float_suffix ?
440         | '0' [       [ dec_digit | '_' ] * float_suffix ?
441               | 'b'   [ '1' | '0' | '_' ] +
442               | 'o'   [ oct_digit | '_' ] +
443               | 'x'   [ hex_digit | '_' ] +  ] ;
444
445 float_suffix : [ exponent | '.' dec_lit exponent ? ] ? ;
446
447 exponent : ['E' | 'e'] ['-' | '+' ] ? dec_lit ;
448 dec_lit : [ dec_digit | '_' ] + ;
449 ```
450
451 A _number literal_ is either an _integer literal_ or a _floating-point
452 literal_. The grammar for recognizing the two kinds of literals is mixed.
453
454 ##### Integer literals
455
456 An _integer literal_ has one of four forms:
457
458 * A _decimal literal_ starts with a *decimal digit* and continues with any
459   mixture of *decimal digits* and _underscores_.
460 * A _hex literal_ starts with the character sequence `U+0030` `U+0078`
461   (`0x`) and continues as any mixture of hex digits and underscores.
462 * An _octal literal_ starts with the character sequence `U+0030` `U+006F`
463   (`0o`) and continues as any mixture of octal digits and underscores.
464 * A _binary literal_ starts with the character sequence `U+0030` `U+0062`
465   (`0b`) and continues as any mixture of binary digits and underscores.
466
467 Like any literal, an integer literal may be followed (immediately,
468 without any spaces) by an _integer suffix_, which forcibly sets the
469 type of the literal. There are 10 valid values for an integer suffix:
470
471 * The `i` and `u` suffixes give the literal type `int` or `uint`,
472   respectively.
473 * Each of the signed and unsigned machine types `u8`, `i8`,
474   `u16`, `i16`, `u32`, `i32`, `u64` and `i64`
475   give the literal the corresponding machine type.
476
477 The type of an _unsuffixed_ integer literal is determined by type inference.
478 If an integer type can be _uniquely_ determined from the surrounding program
479 context, the unsuffixed integer literal has that type. If the program context
480 underconstrains the type, it is considered a static type error; if the program
481 context overconstrains the type, it is also considered a static type error.
482
483 Examples of integer literals of various forms:
484
485 ```
486 123i;                              // type int
487 123u;                              // type uint
488 123_u;                             // type uint
489 0xff_u8;                           // type u8
490 0o70_i16;                          // type i16
491 0b1111_1111_1001_0000_i32;         // type i32
492 ```
493
494 ##### Floating-point literals
495
496 A _floating-point literal_ has one of two forms:
497
498 * A _decimal literal_ followed by a period character `U+002E` (`.`). This is
499   optionally followed by another decimal literal, with an optional _exponent_.
500 * A single _decimal literal_ followed by an _exponent_.
501
502 By default, a floating-point literal has a generic type, and, like integer
503 literals, the type must be uniquely determined from the context. There are two valid
504 _floating-point suffixes_, `f32` and `f64` (the 32-bit and 64-bit floating point
505 types), which explicitly determine the type of the literal.
506
507 Examples of floating-point literals of various forms:
508
509 ```
510 123.0f64;        // type f64
511 0.1f64;          // type f64
512 0.1f32;          // type f32
513 12E+99_f64;      // type f64
514 let x: f64 = 2.; // type f64
515 ```
516
517 This last example is different because it is not possible to use the suffix
518 syntax with a floating point literal ending in a period. `2.f64` would attempt
519 to call a method named `f64` on `2`.
520
521 #### Boolean literals
522
523 The two values of the boolean type are written `true` and `false`.
524
525 ### Symbols
526
527 ```{.ebnf .gram}
528 symbol : "::" | "->"
529        | '#' | '[' | ']' | '(' | ')' | '{' | '}'
530        | ',' | ';' ;
531 ```
532
533 Symbols are a general class of printable [token](#tokens) that play structural
534 roles in a variety of grammar productions. They are catalogued here for
535 completeness as the set of remaining miscellaneous printable tokens that do not
536 otherwise appear as [unary operators](#unary-operator-expressions), [binary
537 operators](#binary-operator-expressions), or [keywords](#keywords).
538
539
540 ## Paths
541
542 ```{.ebnf .gram}
543 expr_path : [ "::" ] ident [ "::" expr_path_tail ] + ;
544 expr_path_tail : '<' type_expr [ ',' type_expr ] + '>'
545                | expr_path ;
546
547 type_path : ident [ type_path_tail ] + ;
548 type_path_tail : '<' type_expr [ ',' type_expr ] + '>'
549                | "::" type_path ;
550 ```
551
552 A _path_ is a sequence of one or more path components _logically_ separated by
553 a namespace qualifier (`::`). If a path consists of only one component, it may
554 refer to either an [item](#items) or a [slot](#memory-slots) in a local control
555 scope. If a path has multiple components, it refers to an item.
556
557 Every item has a _canonical path_ within its crate, but the path naming an item
558 is only meaningful within a given crate. There is no global namespace across
559 crates; an item's canonical path merely identifies it within the crate.
560
561 Two examples of simple paths consisting of only identifier components:
562
563 ```{.ignore}
564 x;
565 x::y::z;
566 ```
567
568 Path components are usually [identifiers](#identifiers), but the trailing
569 component of a path may be an angle-bracket-enclosed list of type arguments. In
570 [expression](#expressions) context, the type argument list is given after a
571 final (`::`) namespace qualifier in order to disambiguate it from a relational
572 expression involving the less-than symbol (`<`). In type expression context,
573 the final namespace qualifier is omitted.
574
575 Two examples of paths with type arguments:
576
577 ```
578 # struct HashMap<K, V>;
579 # fn f() {
580 # fn id<T>(t: T) -> T { t }
581 type T = HashMap<int,String>;  // Type arguments used in a type expression
582 let x = id::<int>(10);       // Type arguments used in a call expression
583 # }
584 ```
585
586 Paths can be denoted with various leading qualifiers to change the meaning of
587 how it is resolved:
588
589 * Paths starting with `::` are considered to be global paths where the
590   components of the path start being resolved from the crate root. Each
591   identifier in the path must resolve to an item.
592
593 ```rust
594 mod a {
595     pub fn foo() {}
596 }
597 mod b {
598     pub fn foo() {
599         ::a::foo(); // call a's foo function
600     }
601 }
602 # fn main() {}
603 ```
604
605 * Paths starting with the keyword `super` begin resolution relative to the
606   parent module. Each further identifier must resolve to an item
607
608 ```rust
609 mod a {
610     pub fn foo() {}
611 }
612 mod b {
613     pub fn foo() {
614         super::a::foo(); // call a's foo function
615     }
616 }
617 # fn main() {}
618 ```
619
620 * Paths starting with the keyword `self` begin resolution relative to the
621   current module. Each further identifier must resolve to an item.
622
623 ```rust
624 fn foo() {}
625 fn bar() {
626     self::foo();
627 }
628 # fn main() {}
629 ```
630
631 # Syntax extensions
632
633 A number of minor features of Rust are not central enough to have their own
634 syntax, and yet are not implementable as functions. Instead, they are given
635 names, and invoked through a consistent syntax: `name!(...)`. Examples include:
636
637 * `format!` : format data into a string
638 * `env!` : look up an environment variable's value at compile time
639 * `file!`: return the path to the file being compiled
640 * `stringify!` : pretty-print the Rust expression given as an argument
641 * `include!` : include the Rust expression in the given file
642 * `include_str!` : include the contents of the given file as a string
643 * `include_bytes!` : include the contents of the given file as a binary blob
644 * `error!`, `warn!`, `info!`, `debug!` : provide diagnostic information.
645
646 All of the above extensions are expressions with values.
647
648 Users of `rustc` can define new syntax extensions in two ways:
649
650 * [Compiler plugins](guide-plugin.html#syntax-extensions) can include arbitrary
651   Rust code that manipulates syntax trees at compile time.
652
653 * [Macros](guide-macros.html) define new syntax in a higher-level,
654   declarative way.
655
656 ## Macros
657
658 ```{.ebnf .gram}
659 expr_macro_rules : "macro_rules" '!' ident '(' macro_rule * ')' ;
660 macro_rule : '(' matcher * ')' "=>" '(' transcriber * ')' ';' ;
661 matcher : '(' matcher * ')' | '[' matcher * ']'
662         | '{' matcher * '}' | '$' ident ':' ident
663         | '$' '(' matcher * ')' sep_token? [ '*' | '+' ]
664         | non_special_token ;
665 transcriber : '(' transcriber * ')' | '[' transcriber * ']'
666             | '{' transcriber * '}' | '$' ident
667             | '$' '(' transcriber * ')' sep_token? [ '*' | '+' ]
668             | non_special_token ;
669 ```
670
671 `macro_rules` allows users to define syntax extension in a declarative way.  We
672 call such extensions "macros by example" or simply "macros" â€” to be distinguished
673 from the "procedural macros" defined in [compiler plugins][plugin].
674
675 Currently, macros can expand to expressions, statements, items, or patterns.
676
677 (A `sep_token` is any token other than `*` and `+`. A `non_special_token` is
678 any token other than a delimiter or `$`.)
679
680 The macro expander looks up macro invocations by name, and tries each macro
681 rule in turn. It transcribes the first successful match. Matching and
682 transcription are closely related to each other, and we will describe them
683 together.
684
685 ### Macro By Example
686
687 The macro expander matches and transcribes every token that does not begin with
688 a `$` literally, including delimiters. For parsing reasons, delimiters must be
689 balanced, but they are otherwise not special.
690
691 In the matcher, `$` _name_ `:` _designator_ matches the nonterminal in the Rust
692 syntax named by _designator_. Valid designators are `item`, `block`, `stmt`,
693 `pat`, `expr`, `ty` (type), `ident`, `path`, `matchers` (lhs of the `=>` in
694 macro rules), `tt` (rhs of the `=>` in macro rules). In the transcriber, the
695 designator is already known, and so only the name of a matched nonterminal
696 comes after the dollar sign.
697
698 In both the matcher and transcriber, the Kleene star-like operator indicates
699 repetition. The Kleene star operator consists of `$` and parens, optionally
700 followed by a separator token, followed by `*` or `+`. `*` means zero or more
701 repetitions, `+` means at least one repetition. The parens are not matched or
702 transcribed. On the matcher side, a name is bound to _all_ of the names it
703 matches, in a structure that mimics the structure of the repetition encountered
704 on a successful match. The job of the transcriber is to sort that structure
705 out.
706
707 The rules for transcription of these repetitions are called "Macro By Example".
708 Essentially, one "layer" of repetition is discharged at a time, and all of them
709 must be discharged by the time a name is transcribed. Therefore, `( $( $i:ident
710 ),* ) => ( $i )` is an invalid macro, but `( $( $i:ident ),* ) => ( $( $i:ident
711 ),*  )` is acceptable (if trivial).
712
713 When Macro By Example encounters a repetition, it examines all of the `$`
714 _name_ s that occur in its body. At the "current layer", they all must repeat
715 the same number of times, so ` ( $( $i:ident ),* ; $( $j:ident ),* ) => ( $(
716 ($i,$j) ),* )` is valid if given the argument `(a,b,c ; d,e,f)`, but not
717 `(a,b,c ; d,e)`. The repetition walks through the choices at that layer in
718 lockstep, so the former input transcribes to `( (a,d), (b,e), (c,f) )`.
719
720 Nested repetitions are allowed.
721
722 ### Parsing limitations
723
724 The parser used by the macro system is reasonably powerful, but the parsing of
725 Rust syntax is restricted in two ways:
726
727 1. The parser will always parse as much as possible. If it attempts to match
728    `$i:expr [ , ]` against `8 [ , ]`, it will attempt to parse `i` as an array
729    index operation and fail. Adding a separator can solve this problem.
730 2. The parser must have eliminated all ambiguity by the time it reaches a `$`
731    _name_ `:` _designator_. This requirement most often affects name-designator
732    pairs when they occur at the beginning of, or immediately after, a `$(...)*`;
733    requiring a distinctive token in front can solve the problem.
734
735 ## Syntax extensions useful for the macro author
736
737 * `log_syntax!` : print out the arguments at compile time
738 * `trace_macros!` : supply `true` or `false` to enable or disable macro expansion logging
739 * `stringify!` : turn the identifier argument into a string literal
740 * `concat!` : concatenates a comma-separated list of literals
741 * `concat_idents!` : create a new identifier by concatenating the arguments
742
743 # Crates and source files
744
745 Rust is a *compiled* language. Its semantics obey a *phase distinction*
746 between compile-time and run-time. Those semantic rules that have a *static
747 interpretation* govern the success or failure of compilation. We refer to
748 these rules as "static semantics". Semantic rules called "dynamic semantics"
749 govern the behavior of programs at run-time. A program that fails to compile
750 due to violation of a compile-time rule has no defined dynamic semantics; the
751 compiler should halt with an error report, and produce no executable artifact.
752
753 The compilation model centers on artifacts called _crates_. Each compilation
754 processes a single crate in source form, and if successful, produces a single
755 crate in binary form: either an executable or a library.[^cratesourcefile]
756
757 [^cratesourcefile]: A crate is somewhat analogous to an *assembly* in the
758     ECMA-335 CLI model, a *library* in the SML/NJ Compilation Manager, a *unit*
759     in the Owens and Flatt module system, or a *configuration* in Mesa.
760
761 A _crate_ is a unit of compilation and linking, as well as versioning,
762 distribution and runtime loading. A crate contains a _tree_ of nested
763 [module](#modules) scopes. The top level of this tree is a module that is
764 anonymous (from the point of view of paths within the module) and any item
765 within a crate has a canonical [module path](#paths) denoting its location
766 within the crate's module tree.
767
768 The Rust compiler is always invoked with a single source file as input, and
769 always produces a single output crate. The processing of that source file may
770 result in other source files being loaded as modules. Source files have the
771 extension `.rs`.
772
773 A Rust source file describes a module, the name and location of which &mdash;
774 in the module tree of the current crate &mdash; are defined from outside the
775 source file: either by an explicit `mod_item` in a referencing source file, or
776 by the name of the crate itself.
777
778 Each source file contains a sequence of zero or more `item` definitions, and
779 may optionally begin with any number of `attributes` that apply to the
780 containing module. Attributes on the anonymous crate module define important
781 metadata that influences the behavior of the compiler.
782
783 ```{.rust}
784 # #![allow(unused_attribute)]
785 // Crate name
786 #![crate_name = "projx"]
787
788 // Specify the output type
789 #![crate_type = "lib"]
790
791 // Turn on a warning
792 #![warn(non_camel_case_types)]
793 ```
794
795 A crate that contains a `main` function can be compiled to an executable. If a
796 `main` function is present, its return type must be [`unit`](#primitive-types)
797 and it must take no arguments.
798
799 # Items and attributes
800
801 Crates contain [items](#items), each of which may have some number of
802 [attributes](#attributes) attached to it.
803
804 ## Items
805
806 ```{.ebnf .gram}
807 item : mod_item | fn_item | type_item | struct_item | enum_item
808      | static_item | trait_item | impl_item | extern_block ;
809 ```
810
811 An _item_ is a component of a crate; some module items can be defined in crate
812 files, but most are defined in source files. Items are organized within a crate
813 by a nested set of [modules](#modules). Every crate has a single "outermost"
814 anonymous module; all further items within the crate have [paths](#paths)
815 within the module tree of the crate.
816
817 Items are entirely determined at compile-time, generally remain fixed during
818 execution, and may reside in read-only memory.
819
820 There are several kinds of item:
821
822 * [modules](#modules)
823 * [functions](#functions)
824 * [type definitions](#type-definitions)
825 * [structures](#structures)
826 * [enumerations](#enumerations)
827 * [static items](#static-items)
828 * [traits](#traits)
829 * [implementations](#implementations)
830
831 Some items form an implicit scope for the declaration of sub-items. In other
832 words, within a function or module, declarations of items can (in many cases)
833 be mixed with the statements, control blocks, and similar artifacts that
834 otherwise compose the item body. The meaning of these scoped items is the same
835 as if the item was declared outside the scope &mdash; it is still a static item
836 &mdash; except that the item's *path name* within the module namespace is
837 qualified by the name of the enclosing item, or is private to the enclosing
838 item (in the case of functions). The grammar specifies the exact locations in
839 which sub-item declarations may appear.
840
841 ### Type Parameters
842
843 All items except modules may be *parameterized* by type. Type parameters are
844 given as a comma-separated list of identifiers enclosed in angle brackets
845 (`<...>`), after the name of the item and before its definition. The type
846 parameters of an item are considered "part of the name", not part of the type
847 of the item. A referencing [path](#paths) must (in principle) provide type
848 arguments as a list of comma-separated types enclosed within angle brackets, in
849 order to refer to the type-parameterized item. In practice, the type-inference
850 system can usually infer such argument types from context. There are no
851 general type-parametric types, only type-parametric items. That is, Rust has
852 no notion of type abstraction: there are no first-class "forall" types.
853
854 ### Modules
855
856 ```{.ebnf .gram}
857 mod_item : "mod" ident ( ';' | '{' mod '}' );
858 mod : [ view_item | item ] * ;
859 ```
860
861 A module is a container for zero or more [view items](#view-items) and zero or
862 more [items](#items). The view items manage the visibility of the items defined
863 within the module, as well as the visibility of names from outside the module
864 when referenced from inside the module.
865
866 A _module item_ is a module, surrounded in braces, named, and prefixed with the
867 keyword `mod`. A module item introduces a new, named module into the tree of
868 modules making up a crate. Modules can nest arbitrarily.
869
870 An example of a module:
871
872 ```
873 mod math {
874     type Complex = (f64, f64);
875     fn sin(f: f64) -> f64 {
876         /* ... */
877 # panic!();
878     }
879     fn cos(f: f64) -> f64 {
880         /* ... */
881 # panic!();
882     }
883     fn tan(f: f64) -> f64 {
884         /* ... */
885 # panic!();
886     }
887 }
888 ```
889
890 Modules and types share the same namespace. Declaring a named type with
891 the same name as a module in scope is forbidden: that is, a type definition,
892 trait, struct, enumeration, or type parameter can't shadow the name of a module
893 in scope, or vice versa.
894
895 A module without a body is loaded from an external file, by default with the
896 same name as the module, plus the `.rs` extension. When a nested submodule is
897 loaded from an external file, it is loaded from a subdirectory path that
898 mirrors the module hierarchy.
899
900 ```{.ignore}
901 // Load the `vec` module from `vec.rs`
902 mod vec;
903
904 mod thread {
905     // Load the `local_data` module from `thread/local_data.rs`
906     mod local_data;
907 }
908 ```
909
910 The directories and files used for loading external file modules can be
911 influenced with the `path` attribute.
912
913 ```{.ignore}
914 #[path = "thread_files"]
915 mod thread {
916     // Load the `local_data` module from `thread_files/tls.rs`
917     #[path = "tls.rs"]
918     mod local_data;
919 }
920 ```
921
922 #### View items
923
924 ```{.ebnf .gram}
925 view_item : extern_crate_decl | use_decl ;
926 ```
927
928 A view item manages the namespace of a module. View items do not define new
929 items, but rather, simply change other items' visibility. There are two
930 kinds of view items:
931
932 * [`extern crate` declarations](#extern-crate-declarations)
933 * [`use` declarations](#use-declarations)
934
935 ##### Extern crate declarations
936
937 ```{.ebnf .gram}
938 extern_crate_decl : "extern" "crate" crate_name
939 crate_name: ident | ( string_lit "as" ident )
940 ```
941
942 An _`extern crate` declaration_ specifies a dependency on an external crate.
943 The external crate is then bound into the declaring scope as the `ident`
944 provided in the `extern_crate_decl`.
945
946 The external crate is resolved to a specific `soname` at compile time, and a
947 runtime linkage requirement to that `soname` is passed to the linker for
948 loading at runtime. The `soname` is resolved at compile time by scanning the
949 compiler's library path and matching the optional `crateid` provided as a
950 string literal against the `crateid` attributes that were declared on the
951 external crate when it was compiled. If no `crateid` is provided, a default
952 `name` attribute is assumed, equal to the `ident` given in the
953 `extern_crate_decl`.
954
955 Three examples of `extern crate` declarations:
956
957 ```{.ignore}
958 extern crate pcre;
959
960 extern crate std; // equivalent to: extern crate std as std;
961
962 extern crate "std" as ruststd; // linking to 'std' under another name
963 ```
964
965 ##### Use declarations
966
967 ```{.ebnf .gram}
968 use_decl : "pub" ? "use" [ path "as" ident
969                           | path_glob ] ;
970
971 path_glob : ident [ "::" [ path_glob
972                           | '*' ] ] ?
973           | '{' path_item [ ',' path_item ] * '}' ;
974
975 path_item : ident | "mod" ;
976 ```
977
978 A _use declaration_ creates one or more local name bindings synonymous with
979 some other [path](#paths). Usually a `use` declaration is used to shorten the
980 path required to refer to a module item. These declarations may appear at the
981 top of [modules](#modules) and [blocks](#blocks).
982
983 > **Note**: Unlike in many languages,
984 > `use` declarations in Rust do *not* declare linkage dependency with external crates.
985 > Rather, [`extern crate` declarations](#extern-crate-declarations) declare linkage dependencies.
986
987 Use declarations support a number of convenient shortcuts:
988
989 * Rebinding the target name as a new local name, using the syntax `use p::q::r as x;`.
990 * Simultaneously binding a list of paths differing only in their final element,
991   using the glob-like brace syntax `use a::b::{c,d,e,f};`
992 * Binding all paths matching a given prefix, using the asterisk wildcard syntax
993   `use a::b::*;`
994 * Simultaneously binding a list of paths differing only in their final element
995   and their immediate parent module, using the `mod` keyword, such as
996   `use a::b::{mod, c, d};`
997
998 An example of `use` declarations:
999
1000 ```
1001 use std::iter::range_step;
1002 use std::option::Option::{Some, None};
1003 use std::collections::hash_map::{mod, HashMap};
1004
1005 fn foo<T>(_: T){}
1006 fn bar(map1: HashMap<String, uint>, map2: hash_map::HashMap<String, uint>){}
1007
1008 fn main() {
1009     // Equivalent to 'std::iter::range_step(0u, 10u, 2u);'
1010     range_step(0u, 10u, 2u);
1011
1012     // Equivalent to 'foo(vec![std::option::Option::Some(1.0f64),
1013     // std::option::Option::None]);'
1014     foo(vec![Some(1.0f64), None]);
1015
1016     // Both `hash_map` and `HashMap` are in scope.
1017     let map1 = HashMap::new();
1018     let map2 = hash_map::HashMap::new();
1019     bar(map1, map2);
1020 }
1021 ```
1022
1023 Like items, `use` declarations are private to the containing module, by
1024 default. Also like items, a `use` declaration can be public, if qualified by
1025 the `pub` keyword. Such a `use` declaration serves to _re-export_ a name. A
1026 public `use` declaration can therefore _redirect_ some public name to a
1027 different target definition: even a definition with a private canonical path,
1028 inside a different module. If a sequence of such redirections form a cycle or
1029 cannot be resolved unambiguously, they represent a compile-time error.
1030
1031 An example of re-exporting:
1032
1033 ```
1034 # fn main() { }
1035 mod quux {
1036     pub use quux::foo::{bar, baz};
1037
1038     pub mod foo {
1039         pub fn bar() { }
1040         pub fn baz() { }
1041     }
1042 }
1043 ```
1044
1045 In this example, the module `quux` re-exports two public names defined in
1046 `foo`.
1047
1048 Also note that the paths contained in `use` items are relative to the crate
1049 root. So, in the previous example, the `use` refers to `quux::foo::{bar,
1050 baz}`, and not simply to `foo::{bar, baz}`. This also means that top-level
1051 module declarations should be at the crate root if direct usage of the declared
1052 modules within `use` items is desired. It is also possible to use `self` and
1053 `super` at the beginning of a `use` item to refer to the current and direct
1054 parent modules respectively. All rules regarding accessing declared modules in
1055 `use` declarations applies to both module declarations and `extern crate`
1056 declarations.
1057
1058 An example of what will and will not work for `use` items:
1059
1060 ```
1061 # #![allow(unused_imports)]
1062 use foo::core::iter;  // good: foo is at the root of the crate
1063 use foo::baz::foobaz;    // good: foo is at the root of the crate
1064
1065 mod foo {
1066     extern crate core;
1067
1068     use foo::core::iter; // good: foo is at crate root
1069 //  use core::iter;      // bad:  native is not at the crate root
1070     use self::baz::foobaz;  // good: self refers to module 'foo'
1071     use foo::bar::foobar;   // good: foo is at crate root
1072
1073     pub mod bar {
1074         pub fn foobar() { }
1075     }
1076
1077     pub mod baz {
1078         use super::bar::foobar; // good: super refers to module 'foo'
1079         pub fn foobaz() { }
1080     }
1081 }
1082
1083 fn main() {}
1084 ```
1085
1086 ### Functions
1087
1088 A _function item_ defines a sequence of [statements](#statements) and an
1089 optional final [expression](#expressions), along with a name and a set of
1090 parameters. Functions are declared with the keyword `fn`. Functions declare a
1091 set of *input* [*slots*](#memory-slots) as parameters, through which the caller
1092 passes arguments into the function, and an *output* [*slot*](#memory-slots)
1093 through which the function passes results back to the caller.
1094
1095 A function may also be copied into a first class *value*, in which case the
1096 value has the corresponding [*function type*](#function-types), and can be used
1097 otherwise exactly as a function item (with a minor additional cost of calling
1098 the function indirectly).
1099
1100 Every control path in a function logically ends with a `return` expression or a
1101 diverging expression. If the outermost block of a function has a
1102 value-producing expression in its final-expression position, that expression is
1103 interpreted as an implicit `return` expression applied to the final-expression.
1104
1105 An example of a function:
1106
1107 ```
1108 fn add(x: int, y: int) -> int {
1109     return x + y;
1110 }
1111 ```
1112
1113 As with `let` bindings, function arguments are irrefutable patterns, so any
1114 pattern that is valid in a let binding is also valid as an argument.
1115
1116 ```
1117 fn first((value, _): (int, int)) -> int { value }
1118 ```
1119
1120
1121 #### Generic functions
1122
1123 A _generic function_ allows one or more _parameterized types_ to appear in its
1124 signature. Each type parameter must be explicitly declared, in an
1125 angle-bracket-enclosed, comma-separated list following the function name.
1126
1127 ```{.ignore}
1128 fn iter<T>(seq: &[T], f: |T|) {
1129     for elt in seq.iter() { f(elt); }
1130 }
1131 fn map<T, U>(seq: &[T], f: |T| -> U) -> Vec<U> {
1132     let mut acc = vec![];
1133     for elt in seq.iter() { acc.push(f(elt)); }
1134     acc
1135 }
1136 ```
1137
1138 Inside the function signature and body, the name of the type parameter can be
1139 used as a type name.
1140
1141 When a generic function is referenced, its type is instantiated based on the
1142 context of the reference. For example, calling the `iter` function defined
1143 above on `[1, 2]` will instantiate type parameter `T` with `int`, and require
1144 the closure parameter to have type `fn(int)`.
1145
1146 The type parameters can also be explicitly supplied in a trailing
1147 [path](#paths) component after the function name. This might be necessary if
1148 there is not sufficient context to determine the type parameters. For example,
1149 `mem::size_of::<u32>() == 4`.
1150
1151 Since a parameter type is opaque to the generic function, the set of operations
1152 that can be performed on it is limited. Values of parameter type can only be
1153 moved, not copied.
1154
1155 ```
1156 fn id<T>(x: T) -> T { x }
1157 ```
1158
1159 Similarly, [trait](#traits) bounds can be specified for type parameters to
1160 allow methods with that trait to be called on values of that type.
1161
1162 #### Unsafety
1163
1164 Unsafe operations are those that potentially violate the memory-safety
1165 guarantees of Rust's static semantics.
1166
1167 The following language level features cannot be used in the safe subset of
1168 Rust:
1169
1170 - Dereferencing a [raw pointer](#pointer-types).
1171 - Reading or writing a [mutable static variable](#mutable-statics).
1172 - Calling an unsafe function (including an intrinsic or foreign function).
1173
1174 ##### Unsafe functions
1175
1176 Unsafe functions are functions that are not safe in all contexts and/or for all
1177 possible inputs. Such a function must be prefixed with the keyword `unsafe` and
1178 can only be called from an `unsafe` block or another `unsafe` function.
1179
1180 ##### Unsafe blocks
1181
1182 A block of code can be prefixed with the `unsafe` keyword, to permit calling
1183 `unsafe` functions or dereferencing raw pointers within a safe function.
1184
1185 When a programmer has sufficient conviction that a sequence of potentially
1186 unsafe operations is actually safe, they can encapsulate that sequence (taken
1187 as a whole) within an `unsafe` block. The compiler will consider uses of such
1188 code safe, in the surrounding context.
1189
1190 Unsafe blocks are used to wrap foreign libraries, make direct use of hardware
1191 or implement features not directly present in the language. For example, Rust
1192 provides the language features necessary to implement memory-safe concurrency
1193 in the language but the implementation of threads and message passing is in the
1194 standard library.
1195
1196 Rust's type system is a conservative approximation of the dynamic safety
1197 requirements, so in some cases there is a performance cost to using safe code.
1198 For example, a doubly-linked list is not a tree structure and can only be
1199 represented with reference-counted pointers in safe code. By using `unsafe`
1200 blocks to represent the reverse links as raw pointers, it can be implemented
1201 with only boxes.
1202
1203 ##### Behavior considered undefined
1204
1205 The following is a list of behavior which is forbidden in all Rust code,
1206 including within `unsafe` blocks and `unsafe` functions. Type checking provides
1207 the guarantee that these issues are never caused by safe code.
1208
1209 * Data races
1210 * Dereferencing a null/dangling raw pointer
1211 * Mutating an immutable value/reference without `UnsafeCell`
1212 * Reads of [undef](http://llvm.org/docs/LangRef.html#undefined-values)
1213   (uninitialized) memory
1214 * Breaking the [pointer aliasing
1215   rules](http://llvm.org/docs/LangRef.html#pointer-aliasing-rules)
1216   with raw pointers (a subset of the rules used by C)
1217 * Invoking undefined behavior via compiler intrinsics:
1218   * Indexing outside of the bounds of an object with `std::ptr::offset`
1219     (`offset` intrinsic), with
1220     the exception of one byte past the end which is permitted.
1221   * Using `std::ptr::copy_nonoverlapping_memory` (`memcpy32`/`memcpy64`
1222     instrinsics) on overlapping buffers
1223 * Invalid values in primitive types, even in private fields/locals:
1224   * Dangling/null references or boxes
1225   * A value other than `false` (0) or `true` (1) in a `bool`
1226   * A discriminant in an `enum` not included in the type definition
1227   * A value in a `char` which is a surrogate or above `char::MAX`
1228   * non-UTF-8 byte sequences in a `str`
1229 * Unwinding into Rust from foreign code or unwinding from Rust into foreign
1230   code. Rust's failure system is not compatible with exception handling in
1231   other languages. Unwinding must be caught and handled at FFI boundaries.
1232
1233 ##### Behaviour not considered unsafe
1234
1235 This is a list of behaviour not considered *unsafe* in Rust terms, but that may
1236 be undesired.
1237
1238 * Deadlocks
1239 * Reading data from private fields (`std::repr`)
1240 * Leaks due to reference count cycles, even in the global heap
1241 * Exiting without calling destructors
1242 * Sending signals
1243 * Accessing/modifying the file system
1244 * Unsigned integer overflow (well-defined as wrapping)
1245 * Signed integer overflow (well-defined as two's complement representation
1246   wrapping)
1247
1248 #### Diverging functions
1249
1250 A special kind of function can be declared with a `!` character where the
1251 output slot type would normally be. For example:
1252
1253 ```
1254 fn my_err(s: &str) -> ! {
1255     println!("{}", s);
1256     panic!();
1257 }
1258 ```
1259
1260 We call such functions "diverging" because they never return a value to the
1261 caller. Every control path in a diverging function must end with a `panic!()` or
1262 a call to another diverging function on every control path. The `!` annotation
1263 does *not* denote a type. Rather, the result type of a diverging function is a
1264 special type called âŠ¥ ("bottom") that unifies with any type. Rust has no
1265 syntax for âŠ¥.
1266
1267 It might be necessary to declare a diverging function because as mentioned
1268 previously, the typechecker checks that every control path in a function ends
1269 with a [`return`](#return-expressions) or diverging expression. So, if `my_err`
1270 were declared without the `!` annotation, the following code would not
1271 typecheck:
1272
1273 ```
1274 # fn my_err(s: &str) -> ! { panic!() }
1275
1276 fn f(i: int) -> int {
1277    if i == 42 {
1278      return 42;
1279    }
1280    else {
1281      my_err("Bad number!");
1282    }
1283 }
1284 ```
1285
1286 This will not compile without the `!` annotation on `my_err`, since the `else`
1287 branch of the conditional in `f` does not return an `int`, as required by the
1288 signature of `f`. Adding the `!` annotation to `my_err` informs the
1289 typechecker that, should control ever enter `my_err`, no further type judgments
1290 about `f` need to hold, since control will never resume in any context that
1291 relies on those judgments. Thus the return type on `f` only needs to reflect
1292 the `if` branch of the conditional.
1293
1294 #### Extern functions
1295
1296 Extern functions are part of Rust's foreign function interface, providing the
1297 opposite functionality to [external blocks](#external-blocks). Whereas
1298 external blocks allow Rust code to call foreign code, extern functions with
1299 bodies defined in Rust code _can be called by foreign code_. They are defined
1300 in the same way as any other Rust function, except that they have the `extern`
1301 modifier.
1302
1303 ```
1304 // Declares an extern fn, the ABI defaults to "C"
1305 extern fn new_int() -> int { 0 }
1306
1307 // Declares an extern fn with "stdcall" ABI
1308 extern "stdcall" fn new_int_stdcall() -> int { 0 }
1309 ```
1310
1311 Unlike normal functions, extern fns have an `extern "ABI" fn()`. This is the
1312 same type as the functions declared in an extern block.
1313
1314 ```
1315 # extern fn new_int() -> int { 0 }
1316 let fptr: extern "C" fn() -> int = new_int;
1317 ```
1318
1319 Extern functions may be called directly from Rust code as Rust uses large,
1320 contiguous stack segments like C.
1321
1322 ### Type aliases
1323
1324 A _type alias_ defines a new name for an existing [type](#types). Type
1325 aliases are declared with the keyword `type`. Every value has a single,
1326 specific type; the type-specified aspects of a value include:
1327
1328 * Whether the value is composed of sub-values or is indivisible.
1329 * Whether the value represents textual or numerical information.
1330 * Whether the value represents integral or floating-point information.
1331 * The sequence of memory operations required to access the value.
1332 * The [kind](#type-kinds) of the type.
1333
1334 For example, the type `(u8, u8)` defines the set of immutable values that are
1335 composite pairs, each containing two unsigned 8-bit integers accessed by
1336 pattern-matching and laid out in memory with the `x` component preceding the
1337 `y` component:
1338
1339 ```
1340 type Point = (u8, u8);
1341 let p: Point = (41, 68);
1342 ```
1343
1344 ### Structures
1345
1346 A _structure_ is a nominal [structure type](#structure-types) defined with the
1347 keyword `struct`.
1348
1349 An example of a `struct` item and its use:
1350
1351 ```
1352 struct Point {x: int, y: int}
1353 let p = Point {x: 10, y: 11};
1354 let px: int = p.x;
1355 ```
1356
1357 A _tuple structure_ is a nominal [tuple type](#tuple-types), also defined with
1358 the keyword `struct`. For example:
1359
1360 ```
1361 struct Point(int, int);
1362 let p = Point(10, 11);
1363 let px: int = match p { Point(x, _) => x };
1364 ```
1365
1366 A _unit-like struct_ is a structure without any fields, defined by leaving off
1367 the list of fields entirely. Such types will have a single value, just like
1368 the [unit value `()`](#unit-and-boolean-literals) of the unit type. For
1369 example:
1370
1371 ```
1372 struct Cookie;
1373 let c = [Cookie, Cookie, Cookie, Cookie];
1374 ```
1375
1376 The precise memory layout of a structure is not specified. One can specify a
1377 particular layout using the [`repr` attribute](#ffi-attributes).
1378
1379 ### Enumerations
1380
1381 An _enumeration_ is a simultaneous definition of a nominal [enumerated
1382 type](#enumerated-types) as well as a set of *constructors*, that can be used
1383 to create or pattern-match values of the corresponding enumerated type.
1384
1385 Enumerations are declared with the keyword `enum`.
1386
1387 An example of an `enum` item and its use:
1388
1389 ```
1390 enum Animal {
1391   Dog,
1392   Cat
1393 }
1394
1395 let mut a: Animal = Animal::Dog;
1396 a = Animal::Cat;
1397 ```
1398
1399 Enumeration constructors can have either named or unnamed fields:
1400
1401 ```
1402 # #![feature(struct_variant)]
1403 # fn main() {
1404 enum Animal {
1405     Dog (String, f64),
1406     Cat { name: String, weight: f64 }
1407 }
1408
1409 let mut a: Animal = Animal::Dog("Cocoa".to_string(), 37.2);
1410 a = Animal::Cat { name: "Spotty".to_string(), weight: 2.7 };
1411 # }
1412 ```
1413
1414 In this example, `Cat` is a _struct-like enum variant_,
1415 whereas `Dog` is simply called an enum variant.
1416
1417 ### Constant items
1418
1419 ```{.ebnf .gram}
1420 const_item : "const" ident ':' type '=' expr ';' ;
1421 ```
1422
1423 A *constant item* is a named _constant value_ which is not associated with a
1424 specific memory location in the program. Constants are essentially inlined
1425 wherever they are used, meaning that they are copied directly into the relevant
1426 context when used. References to the same constant are not necessarily
1427 guaranteed to refer to the same memory address.
1428
1429 Constant values must not have destructors, and otherwise permit most forms of
1430 data. Constants may refer to the address of other constants, in which case the
1431 address will have the `static` lifetime. The compiler is, however, still at
1432 liberty to translate the constant many times, so the address referred to may not
1433 be stable.
1434
1435 Constants must be explicitly typed. The type may be `bool`, `char`, a number, or
1436 a type derived from those primitive types. The derived types are references with
1437 the `static` lifetime, fixed-size arrays, tuples, enum variants, and structs.
1438
1439 ```
1440 const BIT1: uint = 1 << 0;
1441 const BIT2: uint = 1 << 1;
1442
1443 const BITS: [uint; 2] = [BIT1, BIT2];
1444 const STRING: &'static str = "bitstring";
1445
1446 struct BitsNStrings<'a> {
1447     mybits: [uint; 2],
1448     mystring: &'a str
1449 }
1450
1451 const BITS_N_STRINGS: BitsNStrings<'static> = BitsNStrings {
1452     mybits: BITS,
1453     mystring: STRING
1454 };
1455 ```
1456
1457 ### Static items
1458
1459 ```{.ebnf .gram}
1460 static_item : "static" ident ':' type '=' expr ';' ;
1461 ```
1462
1463 A *static item* is similar to a *constant*, except that it represents a precise
1464 memory location in the program. A static is never "inlined" at the usage site,
1465 and all references to it refer to the same memory location. Static items have
1466 the `static` lifetime, which outlives all other lifetimes in a Rust program.
1467 Static items may be placed in read-only memory if they do not contain any
1468 interior mutability.
1469
1470 Statics may contain interior mutability through the `UnsafeCell` language item.
1471 All access to a static is safe, but there are a number of restrictions on
1472 statics:
1473
1474 * Statics may not contain any destructors.
1475 * The types of static values must ascribe to `Sync` to allow threadsafe access.
1476 * Statics may not refer to other statics by value, only by reference.
1477 * Constants cannot refer to statics.
1478
1479 Constants should in general be preferred over statics, unless large amounts of
1480 data are being stored, or single-address and mutability properties are required.
1481
1482 ```
1483 use std::sync::atomic::{AtomicUint, Ordering, ATOMIC_UINT_INIT};;
1484
1485 // Note that ATOMIC_UINT_INIT is a *const*, but it may be used to initialize a
1486 // static. This static can be modified, so it is not placed in read-only memory.
1487 static COUNTER: AtomicUint = ATOMIC_UINT_INIT;
1488
1489 // This table is a candidate to be placed in read-only memory.
1490 static TABLE: &'static [uint] = &[1, 2, 3, /* ... */];
1491
1492 for slot in TABLE.iter() {
1493     println!("{}", slot);
1494 }
1495 COUNTER.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
1496 ```
1497
1498 #### Mutable statics
1499
1500 If a static item is declared with the `mut` keyword, then it is allowed to
1501 be modified by the program. One of Rust's goals is to make concurrency bugs
1502 hard to run into, and this is obviously a very large source of race conditions
1503 or other bugs. For this reason, an `unsafe` block is required when either
1504 reading or writing a mutable static variable. Care should be taken to ensure
1505 that modifications to a mutable static are safe with respect to other threads
1506 running in the same process.
1507
1508 Mutable statics are still very useful, however. They can be used with C
1509 libraries and can also be bound from C libraries (in an `extern` block).
1510
1511 ```
1512 # fn atomic_add(_: &mut uint, _: uint) -> uint { 2 }
1513
1514 static mut LEVELS: uint = 0;
1515
1516 // This violates the idea of no shared state, and this doesn't internally
1517 // protect against races, so this function is `unsafe`
1518 unsafe fn bump_levels_unsafe1() -> uint {
1519     let ret = LEVELS;
1520     LEVELS += 1;
1521     return ret;
1522 }
1523
1524 // Assuming that we have an atomic_add function which returns the old value,
1525 // this function is "safe" but the meaning of the return value may not be what
1526 // callers expect, so it's still marked as `unsafe`
1527 unsafe fn bump_levels_unsafe2() -> uint {
1528     return atomic_add(&mut LEVELS, 1);
1529 }
1530 ```
1531
1532 Mutable statics have the same restrictions as normal statics, except that the
1533 type of the value is not required to ascribe to `Sync`.
1534
1535 ### Traits
1536
1537 A _trait_ describes a set of method types.
1538
1539 Traits can include default implementations of methods, written in terms of some
1540 unknown [`self` type](#self-types); the `self` type may either be completely
1541 unspecified, or constrained by some other trait.
1542
1543 Traits are implemented for specific types through separate
1544 [implementations](#implementations).
1545
1546 ```
1547 # type Surface = int;
1548 # type BoundingBox = int;
1549 trait Shape {
1550     fn draw(&self, Surface);
1551     fn bounding_box(&self) -> BoundingBox;
1552 }
1553 ```
1554
1555 This defines a trait with two methods. All values that have
1556 [implementations](#implementations) of this trait in scope can have their
1557 `draw` and `bounding_box` methods called, using `value.bounding_box()`
1558 [syntax](#method-call-expressions).
1559
1560 Type parameters can be specified for a trait to make it generic. These appear
1561 after the trait name, using the same syntax used in [generic
1562 functions](#generic-functions).
1563
1564 ```
1565 trait Seq<T> {
1566    fn len(&self) -> uint;
1567    fn elt_at(&self, n: uint) -> T;
1568    fn iter<F>(&self, F) where F: Fn(T);
1569 }
1570 ```
1571
1572 Generic functions may use traits as _bounds_ on their type parameters. This
1573 will have two effects: only types that have the trait may instantiate the
1574 parameter, and within the generic function, the methods of the trait can be
1575 called on values that have the parameter's type. For example:
1576
1577 ```
1578 # type Surface = int;
1579 # trait Shape { fn draw(&self, Surface); }
1580 fn draw_twice<T: Shape>(surface: Surface, sh: T) {
1581     sh.draw(surface);
1582     sh.draw(surface);
1583 }
1584 ```
1585
1586 Traits also define an [object type](#object-types) with the same name as the
1587 trait. Values of this type are created by [casting](#type-cast-expressions)
1588 pointer values (pointing to a type for which an implementation of the given
1589 trait is in scope) to pointers to the trait name, used as a type.
1590
1591 ```
1592 # trait Shape { }
1593 # impl Shape for int { }
1594 # let mycircle = 0i;
1595 let myshape: Box<Shape> = box mycircle as Box<Shape>;
1596 ```
1597
1598 The resulting value is a box containing the value that was cast, along with
1599 information that identifies the methods of the implementation that was used.
1600 Values with a trait type can have [methods called](#method-call-expressions) on
1601 them, for any method in the trait, and can be used to instantiate type
1602 parameters that are bounded by the trait.
1603
1604 Trait methods may be static, which means that they lack a `self` argument.
1605 This means that they can only be called with function call syntax (`f(x)`) and
1606 not method call syntax (`obj.f()`). The way to refer to the name of a static
1607 method is to qualify it with the trait name, treating the trait name like a
1608 module. For example:
1609
1610 ```
1611 trait Num {
1612     fn from_int(n: int) -> Self;
1613 }
1614 impl Num for f64 {
1615     fn from_int(n: int) -> f64 { n as f64 }
1616 }
1617 let x: f64 = Num::from_int(42);
1618 ```
1619
1620 Traits may inherit from other traits. For example, in
1621
1622 ```
1623 trait Shape { fn area() -> f64; }
1624 trait Circle : Shape { fn radius() -> f64; }
1625 ```
1626
1627 the syntax `Circle : Shape` means that types that implement `Circle` must also
1628 have an implementation for `Shape`. Multiple supertraits are separated by `+`,
1629 `trait Circle : Shape + PartialEq { }`. In an implementation of `Circle` for a
1630 given type `T`, methods can refer to `Shape` methods, since the typechecker
1631 checks that any type with an implementation of `Circle` also has an
1632 implementation of `Shape`.
1633
1634 In type-parameterized functions, methods of the supertrait may be called on
1635 values of subtrait-bound type parameters. Referring to the previous example of
1636 `trait Circle : Shape`:
1637
1638 ```
1639 # trait Shape { fn area(&self) -> f64; }
1640 # trait Circle : Shape { fn radius(&self) -> f64; }
1641 fn radius_times_area<T: Circle>(c: T) -> f64 {
1642     // `c` is both a Circle and a Shape
1643     c.radius() * c.area()
1644 }
1645 ```
1646
1647 Likewise, supertrait methods may also be called on trait objects.
1648
1649 ```{.ignore}
1650 # trait Shape { fn area(&self) -> f64; }
1651 # trait Circle : Shape { fn radius(&self) -> f64; }
1652 # impl Shape for int { fn area(&self) -> f64 { 0.0 } }
1653 # impl Circle for int { fn radius(&self) -> f64 { 0.0 } }
1654 # let mycircle = 0;
1655 let mycircle = box mycircle as Box<Circle>;
1656 let nonsense = mycircle.radius() * mycircle.area();
1657 ```
1658
1659 ### Implementations
1660
1661 An _implementation_ is an item that implements a [trait](#traits) for a
1662 specific type.
1663
1664 Implementations are defined with the keyword `impl`.
1665
1666 ```
1667 # struct Point {x: f64, y: f64};
1668 # impl Copy for Point {}
1669 # type Surface = int;
1670 # struct BoundingBox {x: f64, y: f64, width: f64, height: f64};
1671 # trait Shape { fn draw(&self, Surface); fn bounding_box(&self) -> BoundingBox; }
1672 # fn do_draw_circle(s: Surface, c: Circle) { }
1673 struct Circle {
1674     radius: f64,
1675     center: Point,
1676 }
1677
1678 impl Copy for Circle {}
1679
1680 impl Shape for Circle {
1681     fn draw(&self, s: Surface) { do_draw_circle(s, *self); }
1682     fn bounding_box(&self) -> BoundingBox {
1683         let r = self.radius;
1684         BoundingBox{x: self.center.x - r, y: self.center.y - r,
1685          width: 2.0 * r, height: 2.0 * r}
1686     }
1687 }
1688 ```
1689
1690 It is possible to define an implementation without referring to a trait. The
1691 methods in such an implementation can only be used as direct calls on the
1692 values of the type that the implementation targets. In such an implementation,
1693 the trait type and `for` after `impl` are omitted. Such implementations are
1694 limited to nominal types (enums, structs), and the implementation must appear
1695 in the same module or a sub-module as the `self` type:
1696
1697 ```
1698 struct Point {x: int, y: int}
1699
1700 impl Point {
1701     fn log(&self) {
1702         println!("Point is at ({}, {})", self.x, self.y);
1703     }
1704 }
1705
1706 let my_point = Point {x: 10, y:11};
1707 my_point.log();
1708 ```
1709
1710 When a trait _is_ specified in an `impl`, all methods declared as part of the
1711 trait must be implemented, with matching types and type parameter counts.
1712
1713 An implementation can take type parameters, which can be different from the
1714 type parameters taken by the trait it implements. Implementation parameters
1715 are written after the `impl` keyword.
1716
1717 ```
1718 # trait Seq<T> { }
1719 impl<T> Seq<T> for Vec<T> {
1720    /* ... */
1721 }
1722 impl Seq<bool> for u32 {
1723    /* Treat the integer as a sequence of bits */
1724 }
1725 ```
1726
1727 ### External blocks
1728
1729 ```{.ebnf .gram}
1730 extern_block_item : "extern" '{' extern_block '}' ;
1731 extern_block : [ foreign_fn ] * ;
1732 ```
1733
1734 External blocks form the basis for Rust's foreign function interface.
1735 Declarations in an external block describe symbols in external, non-Rust
1736 libraries.
1737
1738 Functions within external blocks are declared in the same way as other Rust
1739 functions, with the exception that they may not have a body and are instead
1740 terminated by a semicolon.
1741
1742 ```
1743 extern crate libc;
1744 use libc::{c_char, FILE};
1745
1746 extern {
1747     fn fopen(filename: *const c_char, mode: *const c_char) -> *mut FILE;
1748 }
1749 # fn main() {}
1750 ```
1751
1752 Functions within external blocks may be called by Rust code, just like
1753 functions defined in Rust. The Rust compiler automatically translates between
1754 the Rust ABI and the foreign ABI.
1755
1756 A number of [attributes](#attributes) control the behavior of external blocks.
1757
1758 By default external blocks assume that the library they are calling uses the
1759 standard C "cdecl" ABI. Other ABIs may be specified using an `abi` string, as
1760 shown here:
1761
1762 ```{.ignore}
1763 // Interface to the Windows API
1764 extern "stdcall" { }
1765 ```
1766
1767 The `link` attribute allows the name of the library to be specified. When
1768 specified the compiler will attempt to link against the native library of the
1769 specified name.
1770
1771 ```{.ignore}
1772 #[link(name = "crypto")]
1773 extern { }
1774 ```
1775
1776 The type of a function declared in an extern block is `extern "abi" fn(A1, ...,
1777 An) -> R`, where `A1...An` are the declared types of its arguments and `R` is
1778 the declared return type.
1779
1780 ## Visibility and Privacy
1781
1782 These two terms are often used interchangeably, and what they are attempting to
1783 convey is the answer to the question "Can this item be used at this location?"
1784
1785 Rust's name resolution operates on a global hierarchy of namespaces. Each level
1786 in the hierarchy can be thought of as some item. The items are one of those
1787 mentioned above, but also include external crates. Declaring or defining a new
1788 module can be thought of as inserting a new tree into the hierarchy at the
1789 location of the definition.
1790
1791 To control whether interfaces can be used across modules, Rust checks each use
1792 of an item to see whether it should be allowed or not. This is where privacy
1793 warnings are generated, or otherwise "you used a private item of another module
1794 and weren't allowed to."
1795
1796 By default, everything in Rust is *private*, with one exception. Enum variants
1797 in a `pub` enum are also public by default. You are allowed to alter this
1798 default visibility with the `priv` keyword. When an item is declared as `pub`,
1799 it can be thought of as being accessible to the outside world. For example:
1800
1801 ```
1802 # #![allow(missing_copy_implementations)]
1803 # fn main() {}
1804 // Declare a private struct
1805 struct Foo;
1806
1807 // Declare a public struct with a private field
1808 pub struct Bar {
1809     field: int
1810 }
1811
1812 // Declare a public enum with two public variants
1813 pub enum State {
1814     PubliclyAccessibleState,
1815     PubliclyAccessibleState2,
1816 }
1817 ```
1818
1819 With the notion of an item being either public or private, Rust allows item
1820 accesses in two cases:
1821
1822 1. If an item is public, then it can be used externally through any of its
1823    public ancestors.
1824 2. If an item is private, it may be accessed by the current module and its
1825    descendants.
1826
1827 These two cases are surprisingly powerful for creating module hierarchies
1828 exposing public APIs while hiding internal implementation details. To help
1829 explain, here's a few use cases and what they would entail.
1830
1831 * A library developer needs to expose functionality to crates which link
1832   against their library. As a consequence of the first case, this means that
1833   anything which is usable externally must be `pub` from the root down to the
1834   destination item. Any private item in the chain will disallow external
1835   accesses.
1836
1837 * A crate needs a global available "helper module" to itself, but it doesn't
1838   want to expose the helper module as a public API. To accomplish this, the
1839   root of the crate's hierarchy would have a private module which then
1840   internally has a "public api". Because the entire crate is a descendant of
1841   the root, then the entire local crate can access this private module through
1842   the second case.
1843
1844 * When writing unit tests for a module, it's often a common idiom to have an
1845   immediate child of the module to-be-tested named `mod test`. This module
1846   could access any items of the parent module through the second case, meaning
1847   that internal implementation details could also be seamlessly tested from the
1848   child module.
1849
1850 In the second case, it mentions that a private item "can be accessed" by the
1851 current module and its descendants, but the exact meaning of accessing an item
1852 depends on what the item is. Accessing a module, for example, would mean
1853 looking inside of it (to import more items). On the other hand, accessing a
1854 function would mean that it is invoked. Additionally, path expressions and
1855 import statements are considered to access an item in the sense that the
1856 import/expression is only valid if the destination is in the current visibility
1857 scope.
1858
1859 Here's an example of a program which exemplifies the three cases outlined
1860 above.
1861
1862 ```
1863 // This module is private, meaning that no external crate can access this
1864 // module. Because it is private at the root of this current crate, however, any
1865 // module in the crate may access any publicly visible item in this module.
1866 mod crate_helper_module {
1867
1868     // This function can be used by anything in the current crate
1869     pub fn crate_helper() {}
1870
1871     // This function *cannot* be used by anything else in the crate. It is not
1872     // publicly visible outside of the `crate_helper_module`, so only this
1873     // current module and its descendants may access it.
1874     fn implementation_detail() {}
1875 }
1876
1877 // This function is "public to the root" meaning that it's available to external
1878 // crates linking against this one.
1879 pub fn public_api() {}
1880
1881 // Similarly to 'public_api', this module is public so external crates may look
1882 // inside of it.
1883 pub mod submodule {
1884     use crate_helper_module;
1885
1886     pub fn my_method() {
1887         // Any item in the local crate may invoke the helper module's public
1888         // interface through a combination of the two rules above.
1889         crate_helper_module::crate_helper();
1890     }
1891
1892     // This function is hidden to any module which is not a descendant of
1893     // `submodule`
1894     fn my_implementation() {}
1895
1896     #[cfg(test)]
1897     mod test {
1898
1899         #[test]
1900         fn test_my_implementation() {
1901             // Because this module is a descendant of `submodule`, it's allowed
1902             // to access private items inside of `submodule` without a privacy
1903             // violation.
1904             super::my_implementation();
1905         }
1906     }
1907 }
1908
1909 # fn main() {}
1910 ```
1911
1912 For a rust program to pass the privacy checking pass, all paths must be valid
1913 accesses given the two rules above. This includes all use statements,
1914 expressions, types, etc.
1915
1916 ### Re-exporting and Visibility
1917
1918 Rust allows publicly re-exporting items through a `pub use` directive. Because
1919 this is a public directive, this allows the item to be used in the current
1920 module through the rules above. It essentially allows public access into the
1921 re-exported item. For example, this program is valid:
1922
1923 ```
1924 pub use self::implementation as api;
1925
1926 mod implementation {
1927     pub fn f() {}
1928 }
1929
1930 # fn main() {}
1931 ```
1932
1933 This means that any external crate referencing `implementation::f` would
1934 receive a privacy violation, while the path `api::f` would be allowed.
1935
1936 When re-exporting a private item, it can be thought of as allowing the "privacy
1937 chain" being short-circuited through the reexport instead of passing through
1938 the namespace hierarchy as it normally would.
1939
1940 ## Attributes
1941
1942 ```{.ebnf .gram}
1943 attribute : "#!" ? '[' meta_item ']' ;
1944 meta_item : ident [ '=' literal
1945                   | '(' meta_seq ')' ] ? ;
1946 meta_seq : meta_item [ ',' meta_seq ] ? ;
1947 ```
1948
1949 Any item declaration may have an _attribute_ applied to it. Attributes in Rust
1950 are modeled on Attributes in ECMA-335, with the syntax coming from ECMA-334
1951 (C#). An attribute is a general, free-form metadatum that is interpreted
1952 according to name, convention, and language and compiler version. Attributes
1953 may appear as any of:
1954
1955 * A single identifier, the attribute name
1956 * An identifier followed by the equals sign '=' and a literal, providing a
1957   key/value pair
1958 * An identifier followed by a parenthesized list of sub-attribute arguments
1959
1960 Attributes with a bang ("!") after the hash ("#") apply to the item that the
1961 attribute is declared within. Attributes that do not have a bang after the hash
1962 apply to the item that follows the attribute.
1963
1964 An example of attributes:
1965
1966 ```{.rust}
1967 // General metadata applied to the enclosing module or crate.
1968 #![crate_type = "lib"]
1969
1970 // A function marked as a unit test
1971 #[test]
1972 fn test_foo() {
1973   /* ... */
1974 }
1975
1976 // A conditionally-compiled module
1977 #[cfg(target_os="linux")]
1978 mod bar {
1979   /* ... */
1980 }
1981
1982 // A lint attribute used to suppress a warning/error
1983 #[allow(non_camel_case_types)]
1984 type int8_t = i8;
1985 ```
1986
1987 > **Note:** At some point in the future, the compiler will distinguish between
1988 > language-reserved and user-available attributes. Until then, there is
1989 > effectively no difference between an attribute handled by a loadable syntax
1990 > extension and the compiler.
1991
1992 ### Crate-only attributes
1993
1994 - `crate_name` - specify the this crate's crate name.
1995 - `crate_type` - see [linkage](#linkage).
1996 - `feature` - see [compiler features](#compiler-features).
1997 - `no_builtins` - disable optimizing certain code patterns to invocations of
1998                   library functions that are assumed to exist
1999 - `no_main` - disable emitting the `main` symbol. Useful when some other
2000    object being linked to defines `main`.
2001 - `no_start` - disable linking to the `native` crate, which specifies the
2002   "start" language item.
2003 - `no_std` - disable linking to the `std` crate.
2004
2005 ### Module-only attributes
2006
2007 - `no_implicit_prelude` - disable injecting `use std::prelude::*` in this
2008   module.
2009 - `path` - specifies the file to load the module from. `#[path="foo.rs"] mod
2010   bar;` is equivalent to `mod bar { /* contents of foo.rs */ }`. The path is
2011   taken relative to the directory that the current module is in.
2012
2013 ### Function-only attributes
2014
2015 - `main` - indicates that this function should be passed to the entry point,
2016   rather than the function in the crate root named `main`.
2017 - `plugin_registrar` - mark this function as the registration point for
2018   [compiler plugins][plugin], such as loadable syntax extensions.
2019 - `start` - indicates that this function should be used as the entry point,
2020   overriding the "start" language item. See the "start" [language
2021   item](#language-items) for more details.
2022 - `test` - indicates that this function is a test function, to only be compiled
2023   in case of `--test`.
2024
2025 ### Static-only attributes
2026
2027 - `thread_local` - on a `static mut`, this signals that the value of this
2028   static may change depending on the current thread. The exact consequences of
2029   this are implementation-defined.
2030
2031 ### FFI attributes
2032
2033 On an `extern` block, the following attributes are interpreted:
2034
2035 - `link_args` - specify arguments to the linker, rather than just the library
2036   name and type. This is feature gated and the exact behavior is
2037   implementation-defined (due to variety of linker invocation syntax).
2038 - `link` - indicate that a native library should be linked to for the
2039   declarations in this block to be linked correctly. `link` supports an optional `kind`
2040   key with three possible values: `dylib`, `static`, and `framework`. See [external blocks](#external-blocks) for more about external blocks. Two
2041   examples: `#[link(name = "readline")]` and
2042   `#[link(name = "CoreFoundation", kind = "framework")]`.
2043
2044 On declarations inside an `extern` block, the following attributes are
2045 interpreted:
2046
2047 - `link_name` - the name of the symbol that this function or static should be
2048   imported as.
2049 - `linkage` - on a static, this specifies the [linkage
2050   type](http://llvm.org/docs/LangRef.html#linkage-types).
2051
2052 On `enum`s:
2053
2054 - `repr` - on C-like enums, this sets the underlying type used for
2055   representation. Takes one argument, which is the primitive
2056   type this enum should be represented for, or `C`, which specifies that it
2057   should be the default `enum` size of the C ABI for that platform. Note that
2058   enum representation in C is undefined, and this may be incorrect when the C
2059   code is compiled with certain flags.
2060
2061 On `struct`s:
2062
2063 - `repr` - specifies the representation to use for this struct. Takes a list
2064   of options. The currently accepted ones are `C` and `packed`, which may be
2065   combined. `C` will use a C ABI compatible struct layout, and `packed` will
2066   remove any padding between fields (note that this is very fragile and may
2067   break platforms which require aligned access).
2068
2069 ### Macro- and plugin-related attributes
2070
2071 - `macro_use` on a `mod` â€” macros defined in this module will be visible in the
2072   module's parent, after this module has been included.
2073
2074 - `macro_use` on an `extern crate` â€” load macros from this crate.  An optional
2075   list of names `#[macro_use(foo, bar)]` restricts the import to just those
2076   macros named.  The `extern crate` must appear at the crate root, not inside
2077   `mod`, which ensures proper function of the [`$crate` macro
2078   variable](guide-macros.html#the-variable-$crate).
2079
2080 - `macro_reexport` on an `extern crate` â€” re-export the named macros.
2081
2082 - `macro_export` - export a macro for cross-crate usage.
2083
2084 - `plugin` on an `extern crate` — load this crate as a [compiler
2085   plugin][plugin].  The `plugin` feature gate is required.  Any arguments to
2086   the attribute, e.g. `#[plugin=...]` or `#[plugin(...)]`, are provided to the
2087   plugin.
2088
2089 - `no_link` on an `extern crate` â€” even if we load this crate for macros or
2090   compiler plugins, don't link it into the output.
2091
2092 See the [macros guide](guide-macros.html#scoping-and-macro-import/export) for
2093 more information on macro scope.
2094
2095
2096 ### Miscellaneous attributes
2097
2098 - `export_name` - on statics and functions, this determines the name of the
2099   exported symbol.
2100 - `link_section` - on statics and functions, this specifies the section of the
2101   object file that this item's contents will be placed into.
2102 - `no_mangle` - on any item, do not apply the standard name mangling. Set the
2103   symbol for this item to its identifier.
2104 - `packed` - on structs or enums, eliminate any padding that would be used to
2105   align fields.
2106 - `simd` - on certain tuple structs, derive the arithmetic operators, which
2107   lower to the target's SIMD instructions, if any; the `simd` feature gate
2108   is necessary to use this attribute.
2109 - `static_assert` - on statics whose type is `bool`, terminates compilation
2110   with an error if it is not initialized to `true`.
2111 - `unsafe_destructor` - allow implementations of the "drop" language item
2112   where the type it is implemented for does not implement the "send" language
2113   item; the `unsafe_destructor` feature gate is needed to use this attribute
2114 - `unsafe_no_drop_flag` - on structs, remove the flag that prevents
2115   destructors from being run twice. Destructors might be run multiple times on
2116   the same object with this attribute.
2117 - `doc` - Doc comments such as `/// foo` are equivalent to `#[doc = "foo"]`.
2118
2119 ### Conditional compilation
2120
2121 Sometimes one wants to have different compiler outputs from the same code,
2122 depending on build target, such as targeted operating system, or to enable
2123 release builds.
2124
2125 There are two kinds of configuration options, one that is either defined or not
2126 (`#[cfg(foo)]`), and the other that contains a string that can be checked
2127 against (`#[cfg(bar = "baz")]` (currently only compiler-defined configuration
2128 options can have the latter form).
2129
2130 ```
2131 // The function is only included in the build when compiling for OSX
2132 #[cfg(target_os = "macos")]
2133 fn macos_only() {
2134   // ...
2135 }
2136
2137 // This function is only included when either foo or bar is defined
2138 #[cfg(any(foo, bar))]
2139 fn needs_foo_or_bar() {
2140   // ...
2141 }
2142
2143 // This function is only included when compiling for a unixish OS with a 32-bit
2144 // architecture
2145 #[cfg(all(unix, target_word_size = "32"))]
2146 fn on_32bit_unix() {
2147   // ...
2148 }
2149
2150 // This function is only included when foo is not defined
2151 #[cfg(not(foo))]
2152 fn needs_not_foo() {
2153   // ...
2154 }
2155 ```
2156
2157 This illustrates some conditional compilation can be achieved using the
2158 `#[cfg(...)]` attribute. `any`, `all` and `not` can be used to assemble
2159 arbitrarily complex configurations through nesting.
2160
2161 The following configurations must be defined by the implementation:
2162
2163 * `target_arch = "..."`. Target CPU architecture, such as `"x86"`, `"x86_64"`
2164   `"mips"`, `"arm"`, or `"aarch64"`.
2165 * `target_endian = "..."`. Endianness of the target CPU, either `"little"` or
2166   `"big"`.
2167 * `target_family = "..."`. Operating system family of the target, e. g.
2168   `"unix"` or `"windows"`. The value of this configuration option is defined
2169   as a configuration itself, like `unix` or `windows`.
2170 * `target_os = "..."`. Operating system of the target, examples include
2171   `"win32"`, `"macos"`, `"linux"`, `"android"`, `"freebsd"` or `"dragonfly"`.
2172 * `target_word_size = "..."`. Target word size in bits. This is set to `"32"`
2173   for targets with 32-bit pointers, and likewise set to `"64"` for 64-bit
2174   pointers.
2175 * `unix`. See `target_family`.
2176 * `windows`. See `target_family`.
2177
2178 ### Lint check attributes
2179
2180 A lint check names a potentially undesirable coding pattern, such as
2181 unreachable code or omitted documentation, for the static entity to which the
2182 attribute applies.
2183
2184 For any lint check `C`:
2185
2186 * `allow(C)` overrides the check for `C` so that violations will go
2187    unreported,
2188 * `deny(C)` signals an error after encountering a violation of `C`,
2189 * `forbid(C)` is the same as `deny(C)`, but also forbids changing the lint
2190    level afterwards,
2191 * `warn(C)` warns about violations of `C` but continues compilation.
2192
2193 The lint checks supported by the compiler can be found via `rustc -W help`,
2194 along with their default settings.  [Compiler
2195 plugins](guide-plugin.html#lint-plugins) can provide additional lint checks.
2196
2197 ```{.ignore}
2198 mod m1 {
2199     // Missing documentation is ignored here
2200     #[allow(missing_docs)]
2201     pub fn undocumented_one() -> int { 1 }
2202
2203     // Missing documentation signals a warning here
2204     #[warn(missing_docs)]
2205     pub fn undocumented_too() -> int { 2 }
2206
2207     // Missing documentation signals an error here
2208     #[deny(missing_docs)]
2209     pub fn undocumented_end() -> int { 3 }
2210 }
2211 ```
2212
2213 This example shows how one can use `allow` and `warn` to toggle a particular
2214 check on and off.
2215
2216 ```{.ignore}
2217 #[warn(missing_docs)]
2218 mod m2{
2219     #[allow(missing_docs)]
2220     mod nested {
2221         // Missing documentation is ignored here
2222         pub fn undocumented_one() -> int { 1 }
2223
2224         // Missing documentation signals a warning here,
2225         // despite the allow above.
2226         #[warn(missing_docs)]
2227         pub fn undocumented_two() -> int { 2 }
2228     }
2229
2230     // Missing documentation signals a warning here
2231     pub fn undocumented_too() -> int { 3 }
2232 }
2233 ```
2234
2235 This example shows how one can use `forbid` to disallow uses of `allow` for
2236 that lint check.
2237
2238 ```{.ignore}
2239 #[forbid(missing_docs)]
2240 mod m3 {
2241     // Attempting to toggle warning signals an error here
2242     #[allow(missing_docs)]
2243     /// Returns 2.
2244     pub fn undocumented_too() -> int { 2 }
2245 }
2246 ```
2247
2248 ### Language items
2249
2250 Some primitive Rust operations are defined in Rust code, rather than being
2251 implemented directly in C or assembly language. The definitions of these
2252 operations have to be easy for the compiler to find. The `lang` attribute
2253 makes it possible to declare these operations. For example, the `str` module
2254 in the Rust standard library defines the string equality function:
2255
2256 ```{.ignore}
2257 #[lang="str_eq"]
2258 pub fn eq_slice(a: &str, b: &str) -> bool {
2259     // details elided
2260 }
2261 ```
2262
2263 The name `str_eq` has a special meaning to the Rust compiler, and the presence
2264 of this definition means that it will use this definition when generating calls
2265 to the string equality function.
2266
2267 A complete list of the built-in language items follows:
2268
2269 #### Built-in Traits
2270
2271 * `copy`
2272   : Types that do not move ownership when used by-value.
2273 * `drop`
2274   : Have destructors.
2275 * `send`
2276   : Able to be sent across thread boundaries.
2277 * `sized`
2278   : Has a size known at compile time.
2279 * `sync`
2280   : Able to be safely shared between threads when aliased.
2281
2282 #### Operators
2283
2284 These language items are traits:
2285
2286 * `add`
2287   : Elements can be added (for example, integers and floats).
2288 * `sub`
2289   : Elements can be subtracted.
2290 * `mul`
2291   : Elements can be multiplied.
2292 * `div`
2293   : Elements have a division operation.
2294 * `rem`
2295   : Elements have a remainder operation.
2296 * `neg`
2297   : Elements can be negated arithmetically.
2298 * `not`
2299   : Elements can be negated logically.
2300 * `bitxor`
2301   : Elements have an exclusive-or operation.
2302 * `bitand`
2303   : Elements have a bitwise `and` operation.
2304 * `bitor`
2305   : Elements have a bitwise `or` operation.
2306 * `shl`
2307   : Elements have a left shift operation.
2308 * `shr`
2309   : Elements have a right shift operation.
2310 * `index`
2311   : Elements can be indexed.
2312 * `index_mut`
2313   : ___Needs filling in___
2314 * `eq`
2315   : Elements can be compared for equality.
2316 * `ord`
2317   : Elements have a partial ordering.
2318 * `deref`
2319   : `*` can be applied, yielding a reference to another type
2320 * `deref_mut`
2321   : `*` can be applied, yielding a mutable reference to another type
2322
2323 These are functions:
2324
2325 * `fn`
2326   : ___Needs filling in___
2327 * `fn_mut`
2328   : ___Needs filling in___
2329 * `fn_once`
2330   : ___Needs filling in___
2331 * `str_eq`
2332   : Compare two strings (`&str`) for equality.
2333 * `strdup_uniq`
2334   : Return a new unique string
2335     containing a copy of the contents of a unique string.
2336
2337 #### Types
2338
2339 * `type_id`
2340   : The type returned by the `type_id` intrinsic.
2341 * `unsafe`
2342   : A type whose contents can be mutated through an immutable reference
2343
2344 #### Marker types
2345
2346 These types help drive the compiler's analysis
2347
2348 * `begin_unwind`
2349   : ___Needs filling in___
2350 * `no_copy_bound`
2351   : This type does not implement "copy", even if eligible
2352 * `no_send_bound`
2353   : This type does not implement "send", even if eligible
2354 * `no_sync_bound`
2355   : This type does not implement "sync", even if eligible
2356 * `eh_personality`
2357   : ___Needs filling in___
2358 * `exchange_free`
2359   : Free memory that was allocated on the exchange heap.
2360 * `exchange_malloc`
2361   : Allocate memory on the exchange heap.
2362 * `closure_exchange_malloc`
2363   : ___Needs filling in___
2364 * `panic`
2365   : Abort the program with an error.
2366 * `fail_bounds_check`
2367   : Abort the program with a bounds check error.
2368 * `free`
2369   : Free memory that was allocated on the managed heap.
2370 * `gc`
2371   : ___Needs filling in___
2372 * `exchange_heap`
2373   : ___Needs filling in___
2374 * `iterator`
2375   : ___Needs filling in___
2376 * `contravariant_lifetime`
2377   : The lifetime parameter should be considered contravariant
2378 * `covariant_lifetime`
2379   : The lifetime parameter should be considered covariant
2380 * `invariant_lifetime`
2381   : The lifetime parameter should be considered invariant
2382 * `malloc`
2383   : Allocate memory on the managed heap.
2384 * `owned_box`
2385   : ___Needs filling in___
2386 * `stack_exhausted`
2387   : ___Needs filling in___
2388 * `start`
2389   : ___Needs filling in___
2390 * `contravariant_type`
2391   : The type parameter should be considered contravariant
2392 * `covariant_type`
2393   : The type parameter should be considered covariant
2394 * `invariant_type`
2395   : The type parameter should be considered invariant
2396 * `ty_desc`
2397   : ___Needs filling in___
2398
2399 > **Note:** This list is likely to become out of date. We should auto-generate
2400 > it from `librustc/middle/lang_items.rs`.
2401
2402 ### Inline attributes
2403
2404 The inline attribute is used to suggest to the compiler to perform an inline
2405 expansion and place a copy of the function or static in the caller rather than
2406 generating code to call the function or access the static where it is defined.
2407
2408 The compiler automatically inlines functions based on internal heuristics.
2409 Incorrectly inlining functions can actually making the program slower, so it
2410 should be used with care.
2411
2412 Immutable statics are always considered inlineable unless marked with
2413 `#[inline(never)]`. It is undefined whether two different inlineable statics
2414 have the same memory address. In other words, the compiler is free to collapse
2415 duplicate inlineable statics together.
2416
2417 `#[inline]` and `#[inline(always)]` always causes the function to be serialized
2418 into crate metadata to allow cross-crate inlining.
2419
2420 There are three different types of inline attributes:
2421
2422 * `#[inline]` hints the compiler to perform an inline expansion.
2423 * `#[inline(always)]` asks the compiler to always perform an inline expansion.
2424 * `#[inline(never)]` asks the compiler to never perform an inline expansion.
2425
2426 ### Deriving
2427
2428 The `deriving` attribute allows certain traits to be automatically implemented
2429 for data structures. For example, the following will create an `impl` for the
2430 `PartialEq` and `Clone` traits for `Foo`, the type parameter `T` will be given
2431 the `PartialEq` or `Clone` constraints for the appropriate `impl`:
2432
2433 ```
2434 #[deriving(PartialEq, Clone)]
2435 struct Foo<T> {
2436     a: int,
2437     b: T
2438 }
2439 ```
2440
2441 The generated `impl` for `PartialEq` is equivalent to
2442
2443 ```
2444 # struct Foo<T> { a: int, b: T }
2445 impl<T: PartialEq> PartialEq for Foo<T> {
2446     fn eq(&self, other: &Foo<T>) -> bool {
2447         self.a == other.a && self.b == other.b
2448     }
2449
2450     fn ne(&self, other: &Foo<T>) -> bool {
2451         self.a != other.a || self.b != other.b
2452     }
2453 }
2454 ```
2455
2456 Supported traits for `deriving` are:
2457
2458 * Comparison traits: `PartialEq`, `Eq`, `PartialOrd`, `Ord`.
2459 * Serialization: `Encodable`, `Decodable`. These require `serialize`.
2460 * `Clone`, to create `T` from `&T` via a copy.
2461 * `Default`, to create an empty instance of a data type.
2462 * `FromPrimitive`, to create an instance from a numeric primitive.
2463 * `Hash`, to iterate over the bytes in a data type.
2464 * `Rand`, to create a random instance of a data type.
2465 * `Show`, to format a value using the `{}` formatter.
2466 * `Zero`, to create a zero instance of a numeric data type.
2467
2468 ### Stability
2469
2470 One can indicate the stability of an API using the following attributes:
2471
2472 * `deprecated`: This item should no longer be used, e.g. it has been
2473   replaced. No guarantee of backwards-compatibility.
2474 * `experimental`: This item was only recently introduced or is
2475   otherwise in a state of flux. It may change significantly, or even
2476   be removed. No guarantee of backwards-compatibility.
2477 * `unstable`: This item is still under development, but requires more
2478   testing to be considered stable. No guarantee of backwards-compatibility.
2479 * `stable`: This item is considered stable, and will not change
2480   significantly. Guarantee of backwards-compatibility.
2481 * `frozen`: This item is very stable, and is unlikely to
2482   change. Guarantee of backwards-compatibility.
2483 * `locked`: This item will never change unless a serious bug is
2484   found. Guarantee of backwards-compatibility.
2485
2486 These levels are directly inspired by
2487 [Node.js' "stability index"](http://nodejs.org/api/documentation.html).
2488
2489 Stability levels are inherited, so an item's stability attribute is the default
2490 stability for everything nested underneath it.
2491
2492 There are lints for disallowing items marked with certain levels: `deprecated`,
2493 `experimental` and `unstable`. For now, only `deprecated` warns by default, but
2494 this will change once the standard library has been stabilized. Stability
2495 levels are meant to be promises at the crate level, so these lints only apply
2496 when referencing items from an _external_ crate, not to items defined within
2497 the current crate. Items with no stability level are considered to be unstable
2498 for the purposes of the lint. One can give an optional string that will be
2499 displayed when the lint flags the use of an item.
2500
2501 For example, if we define one crate called `stability_levels`:
2502
2503 ```{.ignore}
2504 #[deprecated="replaced by `best`"]
2505 pub fn bad() {
2506     // delete everything
2507 }
2508
2509 pub fn better() {
2510     // delete fewer things
2511 }
2512
2513 #[stable]
2514 pub fn best() {
2515     // delete nothing
2516 }
2517 ```
2518
2519 then the lints will work as follows for a client crate:
2520
2521 ```{.ignore}
2522 #![warn(unstable)]
2523 extern crate stability_levels;
2524 use stability_levels::{bad, better, best};
2525
2526 fn main() {
2527     bad(); // "warning: use of deprecated item: replaced by `best`"
2528
2529     better(); // "warning: use of unmarked item"
2530
2531     best(); // no warning
2532 }
2533 ```
2534
2535 > **Note:** Currently these are only checked when applied to individual
2536 > functions, structs, methods and enum variants, *not* to entire modules,
2537 > traits, impls or enums themselves.
2538
2539 ### Compiler Features
2540
2541 Certain aspects of Rust may be implemented in the compiler, but they're not
2542 necessarily ready for every-day use. These features are often of "prototype
2543 quality" or "almost production ready", but may not be stable enough to be
2544 considered a full-fledged language feature.
2545
2546 For this reason, Rust recognizes a special crate-level attribute of the form:
2547
2548 ```{.ignore}
2549 #![feature(feature1, feature2, feature3)]
2550 ```
2551
2552 This directive informs the compiler that the feature list: `feature1`,
2553 `feature2`, and `feature3` should all be enabled. This is only recognized at a
2554 crate-level, not at a module-level. Without this directive, all features are
2555 considered off, and using the features will result in a compiler error.
2556
2557 The currently implemented features of the reference compiler are:
2558
2559 * `asm` - The `asm!` macro provides a means for inline assembly. This is often
2560           useful, but the exact syntax for this feature along with its
2561           semantics are likely to change, so this macro usage must be opted
2562           into.
2563
2564 * `concat_idents` - Allows use of the `concat_idents` macro, which is in many
2565                     ways insufficient for concatenating identifiers, and may be
2566                     removed entirely for something more wholesome.
2567
2568 * `default_type_params` - Allows use of default type parameters. The future of
2569                           this feature is uncertain.
2570
2571 * `intrinsics` - Allows use of the "rust-intrinsics" ABI. Compiler intrinsics
2572                  are inherently unstable and no promise about them is made.
2573
2574 * `lang_items` - Allows use of the `#[lang]` attribute. Like `intrinsics`,
2575                  lang items are inherently unstable and no promise about them
2576                  is made.
2577
2578 * `link_args` - This attribute is used to specify custom flags to the linker,
2579                 but usage is strongly discouraged. The compiler's usage of the
2580                 system linker is not guaranteed to continue in the future, and
2581                 if the system linker is not used then specifying custom flags
2582                 doesn't have much meaning.
2583
2584 * `link_llvm_intrinsics` â€“ Allows linking to LLVM intrinsics via
2585                            `#[link_name="llvm.*"]`.
2586
2587 * `linkage` - Allows use of the `linkage` attribute, which is not portable.
2588
2589 * `log_syntax` - Allows use of the `log_syntax` macro attribute, which is a
2590                  nasty hack that will certainly be removed.
2591
2592 * `non_ascii_idents` - The compiler supports the use of non-ascii identifiers,
2593                        but the implementation is a little rough around the
2594                        edges, so this can be seen as an experimental feature
2595                        for now until the specification of identifiers is fully
2596                        fleshed out.
2597
2598 * `once_fns` - Onceness guarantees a closure is only executed once. Defining a
2599                closure as `once` is unlikely to be supported going forward. So
2600                they are hidden behind this feature until they are to be removed.
2601
2602 * `plugin` - Usage of [compiler plugins][plugin] for custom lints or syntax extensions.
2603              These depend on compiler internals and are subject to change.
2604
2605 * `plugin_registrar` - Indicates that a crate provides [compiler plugins][plugin].
2606
2607 * `quote` - Allows use of the `quote_*!` family of macros, which are
2608             implemented very poorly and will likely change significantly
2609             with a proper implementation.
2610
2611 * `rustc_diagnostic_macros`- A mysterious feature, used in the implementation
2612                              of rustc, not meant for mortals.
2613
2614 * `simd` - Allows use of the `#[simd]` attribute, which is overly simple and
2615            not the SIMD interface we want to expose in the long term.
2616
2617 * `struct_inherit` - Allows using struct inheritance, which is barely
2618                      implemented and will probably be removed. Don't use this.
2619
2620 * `struct_variant` - Structural enum variants (those with named fields). It is
2621                      currently unknown whether this style of enum variant is as
2622                      fully supported as the tuple-forms, and it's not certain
2623                      that this style of variant should remain in the language.
2624                      For now this style of variant is hidden behind a feature
2625                      flag.
2626
2627 * `thread_local` - The usage of the `#[thread_local]` attribute is experimental
2628                    and should be seen as unstable. This attribute is used to
2629                    declare a `static` as being unique per-thread leveraging
2630                    LLVM's implementation which works in concert with the kernel
2631                    loader and dynamic linker. This is not necessarily available
2632                    on all platforms, and usage of it is discouraged (rust
2633                    focuses more on thread-local data instead of thread-local
2634                    data).
2635
2636 * `trace_macros` - Allows use of the `trace_macros` macro, which is a nasty
2637                    hack that will certainly be removed.
2638
2639 * `unboxed_closures` - Rust's new closure design, which is currently a work in
2640                        progress feature with many known bugs.
2641
2642 * `unsafe_destructor` - Allows use of the `#[unsafe_destructor]` attribute,
2643                         which is considered wildly unsafe and will be
2644                         obsoleted by language improvements.
2645
2646 * `associated_types` - Allows type aliases in traits. Experimental.
2647
2648 If a feature is promoted to a language feature, then all existing programs will
2649 start to receive compilation warnings about #[feature] directives which enabled
2650 the new feature (because the directive is no longer necessary). However, if a
2651 feature is decided to be removed from the language, errors will be issued (if
2652 there isn't a parser error first). The directive in this case is no longer
2653 necessary, and it's likely that existing code will break if the feature isn't
2654 removed.
2655
2656 If an unknown feature is found in a directive, it results in a compiler error.
2657 An unknown feature is one which has never been recognized by the compiler.
2658
2659 # Statements and expressions
2660
2661 Rust is _primarily_ an expression language. This means that most forms of
2662 value-producing or effect-causing evaluation are directed by the uniform syntax
2663 category of _expressions_. Each kind of expression can typically _nest_ within
2664 each other kind of expression, and rules for evaluation of expressions involve
2665 specifying both the value produced by the expression and the order in which its
2666 sub-expressions are themselves evaluated.
2667
2668 In contrast, statements in Rust serve _mostly_ to contain and explicitly
2669 sequence expression evaluation.
2670
2671 ## Statements
2672
2673 A _statement_ is a component of a block, which is in turn a component of an
2674 outer [expression](#expressions) or [function](#functions).
2675
2676 Rust has two kinds of statement: [declaration
2677 statements](#declaration-statements) and [expression
2678 statements](#expression-statements).
2679
2680 ### Declaration statements
2681
2682 A _declaration statement_ is one that introduces one or more *names* into the
2683 enclosing statement block. The declared names may denote new slots or new
2684 items.
2685
2686 #### Item declarations
2687
2688 An _item declaration statement_ has a syntactic form identical to an
2689 [item](#items) declaration within a module. Declaring an item &mdash; a
2690 function, enumeration, structure, type, static, trait, implementation or module
2691 &mdash; locally within a statement block is simply a way of restricting its
2692 scope to a narrow region containing all of its uses; it is otherwise identical
2693 in meaning to declaring the item outside the statement block.
2694
2695 > **Note**: there is no implicit capture of the function's dynamic environment when
2696 > declaring a function-local item.
2697
2698 #### Slot declarations
2699
2700 ```{.ebnf .gram}
2701 let_decl : "let" pat [':' type ] ? [ init ] ? ';' ;
2702 init : [ '=' ] expr ;
2703 ```
2704
2705 A _slot declaration_ introduces a new set of slots, given by a pattern. The
2706 pattern may be followed by a type annotation, and/or an initializer expression.
2707 When no type annotation is given, the compiler will infer the type, or signal
2708 an error if insufficient type information is available for definite inference.
2709 Any slots introduced by a slot declaration are visible from the point of
2710 declaration until the end of the enclosing block scope.
2711
2712 ### Expression statements
2713
2714 An _expression statement_ is one that evaluates an [expression](#expressions)
2715 and ignores its result. The type of an expression statement `e;` is always
2716 `()`, regardless of the type of `e`. As a rule, an expression statement's
2717 purpose is to trigger the effects of evaluating its expression.
2718
2719 ## Expressions
2720
2721 An expression may have two roles: it always produces a *value*, and it may have
2722 *effects* (otherwise known as "side effects"). An expression *evaluates to* a
2723 value, and has effects during *evaluation*. Many expressions contain
2724 sub-expressions (operands). The meaning of each kind of expression dictates
2725 several things:
2726
2727 * Whether or not to evaluate the sub-expressions when evaluating the expression
2728 * The order in which to evaluate the sub-expressions
2729 * How to combine the sub-expressions' values to obtain the value of the expression
2730
2731 In this way, the structure of expressions dictates the structure of execution.
2732 Blocks are just another kind of expression, so blocks, statements, expressions,
2733 and blocks again can recursively nest inside each other to an arbitrary depth.
2734
2735 #### Lvalues, rvalues and temporaries
2736
2737 Expressions are divided into two main categories: _lvalues_ and _rvalues_.
2738 Likewise within each expression, sub-expressions may occur in _lvalue context_
2739 or _rvalue context_. The evaluation of an expression depends both on its own
2740 category and the context it occurs within.
2741
2742 An lvalue is an expression that represents a memory location. These expressions
2743 are [paths](#path-expressions) (which refer to local variables, function and
2744 method arguments, or static variables), dereferences (`*expr`), [indexing
2745 expressions](#index-expressions) (`expr[expr]`), and [field
2746 references](#field-expressions) (`expr.f`). All other expressions are rvalues.
2747
2748 The left operand of an [assignment](#assignment-expressions) or
2749 [compound-assignment](#compound-assignment-expressions) expression is an lvalue
2750 context, as is the single operand of a unary
2751 [borrow](#unary-operator-expressions). All other expression contexts are
2752 rvalue contexts.
2753
2754 When an lvalue is evaluated in an _lvalue context_, it denotes a memory
2755 location; when evaluated in an _rvalue context_, it denotes the value held _in_
2756 that memory location.
2757
2758 When an rvalue is used in an lvalue context, a temporary un-named lvalue is
2759 created and used instead. A temporary's lifetime equals the largest lifetime
2760 of any reference that points to it.
2761
2762 #### Moved and copied types
2763
2764 When a [local variable](#memory-slots) is used as an
2765 [rvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries) the variable will either be moved
2766 or copied, depending on its type. For types that contain [owning
2767 pointers](#pointer-types) or values that implement the special trait `Drop`,
2768 the variable is moved. All other types are copied.
2769
2770 ### Literal expressions
2771
2772 A _literal expression_ consists of one of the [literal](#literals) forms
2773 described earlier. It directly describes a number, character, string, boolean
2774 value, or the unit value.
2775
2776 ```{.literals}
2777 ();        // unit type
2778 "hello";   // string type
2779 '5';       // character type
2780 5;         // integer type
2781 ```
2782
2783 ### Path expressions
2784
2785 A [path](#paths) used as an expression context denotes either a local variable
2786 or an item. Path expressions are [lvalues](#lvalues,-rvalues-and-temporaries).
2787
2788 ### Tuple expressions
2789
2790 Tuples are written by enclosing zero or more comma-separated expressions in
2791 parentheses. They are used to create [tuple-typed](#tuple-types) values.
2792
2793 ```{.tuple}
2794 (0,);
2795 (0.0, 4.5);
2796 ("a", 4u, true);
2797 ```
2798
2799 ### Unit expressions
2800
2801 The expression `()` denotes the _unit value_, the only value of the type with
2802 the same name.
2803
2804 ### Structure expressions
2805
2806 ```{.ebnf .gram}
2807 struct_expr : expr_path '{' ident ':' expr
2808                       [ ',' ident ':' expr ] *
2809                       [ ".." expr ] '}' |
2810               expr_path '(' expr
2811                       [ ',' expr ] * ')' |
2812               expr_path ;
2813 ```
2814
2815 There are several forms of structure expressions. A _structure expression_
2816 consists of the [path](#paths) of a [structure item](#structures), followed by
2817 a brace-enclosed list of one or more comma-separated name-value pairs,
2818 providing the field values of a new instance of the structure. A field name
2819 can be any identifier, and is separated from its value expression by a colon.
2820 The location denoted by a structure field is mutable if and only if the
2821 enclosing structure is mutable.
2822
2823 A _tuple structure expression_ consists of the [path](#paths) of a [structure
2824 item](#structures), followed by a parenthesized list of one or more
2825 comma-separated expressions (in other words, the path of a structure item
2826 followed by a tuple expression). The structure item must be a tuple structure
2827 item.
2828
2829 A _unit-like structure expression_ consists only of the [path](#paths) of a
2830 [structure item](#structures).
2831
2832 The following are examples of structure expressions:
2833
2834 ```
2835 # struct Point { x: f64, y: f64 }
2836 # struct TuplePoint(f64, f64);
2837 # mod game { pub struct User<'a> { pub name: &'a str, pub age: uint, pub score: uint } }
2838 # struct Cookie; fn some_fn<T>(t: T) {}
2839 Point {x: 10.0, y: 20.0};
2840 TuplePoint(10.0, 20.0);
2841 let u = game::User {name: "Joe", age: 35, score: 100_000};
2842 some_fn::<Cookie>(Cookie);
2843 ```
2844
2845 A structure expression forms a new value of the named structure type. Note
2846 that for a given *unit-like* structure type, this will always be the same
2847 value.
2848
2849 A structure expression can terminate with the syntax `..` followed by an
2850 expression to denote a functional update. The expression following `..` (the
2851 base) must have the same structure type as the new structure type being formed.
2852 The entire expression denotes the result of constructing a new structure (with
2853 the same type as the base expression) with the given values for the fields that
2854 were explicitly specified and the values in the base expression for all other
2855 fields.
2856
2857 ```
2858 # struct Point3d { x: int, y: int, z: int }
2859 let base = Point3d {x: 1, y: 2, z: 3};
2860 Point3d {y: 0, z: 10, .. base};
2861 ```
2862
2863 ### Block expressions
2864
2865 ```{.ebnf .gram}
2866 block_expr : '{' [ view_item ] *
2867                  [ stmt ';' | item ] *
2868                  [ expr ] '}' ;
2869 ```
2870
2871 A _block expression_ is similar to a module in terms of the declarations that
2872 are possible. Each block conceptually introduces a new namespace scope. View
2873 items can bring new names into scopes and declared items are in scope for only
2874 the block itself.
2875
2876 A block will execute each statement sequentially, and then execute the
2877 expression (if given). If the final expression is omitted, the type and return
2878 value of the block are `()`, but if it is provided, the type and return value
2879 of the block are that of the expression itself.
2880
2881 ### Method-call expressions
2882
2883 ```{.ebnf .gram}
2884 method_call_expr : expr '.' ident paren_expr_list ;
2885 ```
2886
2887 A _method call_ consists of an expression followed by a single dot, an
2888 identifier, and a parenthesized expression-list. Method calls are resolved to
2889 methods on specific traits, either statically dispatching to a method if the
2890 exact `self`-type of the left-hand-side is known, or dynamically dispatching if
2891 the left-hand-side expression is an indirect [object type](#object-types).
2892
2893 ### Field expressions
2894
2895 ```{.ebnf .gram}
2896 field_expr : expr '.' ident ;
2897 ```
2898
2899 A _field expression_ consists of an expression followed by a single dot and an
2900 identifier, when not immediately followed by a parenthesized expression-list
2901 (the latter is a [method call expression](#method-call-expressions)). A field
2902 expression denotes a field of a [structure](#structure-types).
2903
2904 ```{.ignore .field}
2905 mystruct.myfield;
2906 foo().x;
2907 (Struct {a: 10, b: 20}).a;
2908 ```
2909
2910 A field access is an [lvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries) referring to
2911 the value of that field. When the type providing the field inherits mutability,
2912 it can be [assigned](#assignment-expressions) to.
2913
2914 Also, if the type of the expression to the left of the dot is a pointer, it is
2915 automatically dereferenced to make the field access possible.
2916
2917 ### Array expressions
2918
2919 ```{.ebnf .gram}
2920 array_expr : '[' "mut" ? vec_elems? ']' ;
2921
2922 array_elems : [expr [',' expr]*] | [expr ',' ".." expr] ;
2923 ```
2924
2925 An [array](#array,-and-slice-types) _expression_ is written by enclosing zero
2926 or more comma-separated expressions of uniform type in square brackets.
2927
2928 In the `[expr ',' ".." expr]` form, the expression after the `".."` must be a
2929 constant expression that can be evaluated at compile time, such as a
2930 [literal](#literals) or a [static item](#static-items).
2931
2932 ```
2933 [1i, 2, 3, 4];
2934 ["a", "b", "c", "d"];
2935 [0i; 128];             // array with 128 zeros
2936 [0u8, 0u8, 0u8, 0u8];
2937 ```
2938
2939 ### Index expressions
2940
2941 ```{.ebnf .gram}
2942 idx_expr : expr '[' expr ']' ;
2943 ```
2944
2945 [Array](#array,-and-slice-types)-typed expressions can be indexed by
2946 writing a square-bracket-enclosed expression (the index) after them. When the
2947 array is mutable, the resulting [lvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries) can
2948 be assigned to.
2949
2950 Indices are zero-based, and may be of any integral type. Vector access is
2951 bounds-checked at run-time. When the check fails, it will put the thread in a
2952 _panicked state_.
2953
2954 ```{should-fail}
2955 ([1, 2, 3, 4])[0];
2956 (["a", "b"])[10]; // panics
2957 ```
2958
2959 ### Unary operator expressions
2960
2961 Rust defines six symbolic unary operators. They are all written as prefix
2962 operators, before the expression they apply to.
2963
2964 * `-`
2965   : Negation. May only be applied to numeric types.
2966 * `*`
2967   : Dereference. When applied to a [pointer](#pointer-types) it denotes the
2968     pointed-to location. For pointers to mutable locations, the resulting
2969     [lvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries) can be assigned to.
2970     On non-pointer types, it calls the `deref` method of the `std::ops::Deref`
2971     trait, or the `deref_mut` method of the `std::ops::DerefMut` trait (if
2972     implemented by the type and required for an outer expression that will or
2973     could mutate the dereference), and produces the result of dereferencing the
2974     `&` or `&mut` borrowed pointer returned from the overload method.
2975
2976 * `!`
2977   : Logical negation. On the boolean type, this flips between `true` and
2978     `false`. On integer types, this inverts the individual bits in the
2979     two's complement representation of the value.
2980 * `box`
2981   : [Boxing](#pointer-types) operators. Allocate a box to hold the value they
2982     are applied to, and store the value in it. `box` creates a box.
2983 * `&`
2984   : Borrow operator. Returns a reference, pointing to its operand. The operand
2985     of a borrow is statically proven to outlive the resulting pointer. If the
2986     borrow-checker cannot prove this, it is a compilation error.
2987
2988 ### Binary operator expressions
2989
2990 ```{.ebnf .gram}
2991 binop_expr : expr binop expr ;
2992 ```
2993
2994 Binary operators expressions are given in terms of [operator
2995 precedence](#operator-precedence).
2996
2997 #### Arithmetic operators
2998
2999 Binary arithmetic expressions are syntactic sugar for calls to built-in traits,
3000 defined in the `std::ops` module of the `std` library. This means that
3001 arithmetic operators can be overridden for user-defined types. The default
3002 meaning of the operators on standard types is given here.
3003
3004 * `+`
3005   : Addition and array/string concatenation.
3006     Calls the `add` method on the `std::ops::Add` trait.
3007 * `-`
3008   : Subtraction.
3009     Calls the `sub` method on the `std::ops::Sub` trait.
3010 * `*`
3011   : Multiplication.
3012     Calls the `mul` method on the `std::ops::Mul` trait.
3013 * `/`
3014   : Quotient.
3015     Calls the `div` method on the `std::ops::Div` trait.
3016 * `%`
3017   : Remainder.
3018     Calls the `rem` method on the `std::ops::Rem` trait.
3019
3020 #### Bitwise operators
3021
3022 Like the [arithmetic operators](#arithmetic-operators), bitwise operators are
3023 syntactic sugar for calls to methods of built-in traits. This means that
3024 bitwise operators can be overridden for user-defined types. The default
3025 meaning of the operators on standard types is given here.
3026
3027 * `&`
3028   : And.
3029     Calls the `bitand` method of the `std::ops::BitAnd` trait.
3030 * `|`
3031   : Inclusive or.
3032     Calls the `bitor` method of the `std::ops::BitOr` trait.
3033 * `^`
3034   : Exclusive or.
3035     Calls the `bitxor` method of the `std::ops::BitXor` trait.
3036 * `<<`
3037   : Logical left shift.
3038     Calls the `shl` method of the `std::ops::Shl` trait.
3039 * `>>`
3040   : Logical right shift.
3041     Calls the `shr` method of the `std::ops::Shr` trait.
3042
3043 #### Lazy boolean operators
3044
3045 The operators `||` and `&&` may be applied to operands of boolean type. The
3046 `||` operator denotes logical 'or', and the `&&` operator denotes logical
3047 'and'. They differ from `|` and `&` in that the right-hand operand is only
3048 evaluated when the left-hand operand does not already determine the result of
3049 the expression. That is, `||` only evaluates its right-hand operand when the
3050 left-hand operand evaluates to `false`, and `&&` only when it evaluates to
3051 `true`.
3052
3053 #### Comparison operators
3054
3055 Comparison operators are, like the [arithmetic
3056 operators](#arithmetic-operators), and [bitwise operators](#bitwise-operators),
3057 syntactic sugar for calls to built-in traits. This means that comparison
3058 operators can be overridden for user-defined types. The default meaning of the
3059 operators on standard types is given here.
3060
3061 * `==`
3062   : Equal to.
3063     Calls the `eq` method on the `std::cmp::PartialEq` trait.
3064 * `!=`
3065   : Unequal to.
3066     Calls the `ne` method on the `std::cmp::PartialEq` trait.
3067 * `<`
3068   : Less than.
3069     Calls the `lt` method on the `std::cmp::PartialOrd` trait.
3070 * `>`
3071   : Greater than.
3072     Calls the `gt` method on the `std::cmp::PartialOrd` trait.
3073 * `<=`
3074   : Less than or equal.
3075     Calls the `le` method on the `std::cmp::PartialOrd` trait.
3076 * `>=`
3077   : Greater than or equal.
3078     Calls the `ge` method on the `std::cmp::PartialOrd` trait.
3079
3080 #### Type cast expressions
3081
3082 A type cast expression is denoted with the binary operator `as`.
3083
3084 Executing an `as` expression casts the value on the left-hand side to the type
3085 on the right-hand side.
3086
3087 A numeric value can be cast to any numeric type. A raw pointer value can be
3088 cast to or from any integral type or raw pointer type. Any other cast is
3089 unsupported and will fail to compile.
3090
3091 An example of an `as` expression:
3092
3093 ```
3094 # fn sum(v: &[f64]) -> f64 { 0.0 }
3095 # fn len(v: &[f64]) -> int { 0 }
3096
3097 fn avg(v: &[f64]) -> f64 {
3098   let sum: f64 = sum(v);
3099   let sz: f64 = len(v) as f64;
3100   return sum / sz;
3101 }
3102 ```
3103
3104 #### Assignment expressions
3105
3106 An _assignment expression_ consists of an
3107 [lvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries) expression followed by an equals
3108 sign (`=`) and an [rvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries) expression.
3109
3110 Evaluating an assignment expression [either copies or
3111 moves](#moved-and-copied-types) its right-hand operand to its left-hand
3112 operand.
3113
3114 ```
3115 # let mut x = 0i;
3116 # let y = 0;
3117
3118 x = y;
3119 ```
3120
3121 #### Compound assignment expressions
3122
3123 The `+`, `-`, `*`, `/`, `%`, `&`, `|`, `^`, `<<`, and `>>` operators may be
3124 composed with the `=` operator. The expression `lval OP= val` is equivalent to
3125 `lval = lval OP val`. For example, `x = x + 1` may be written as `x += 1`.
3126
3127 Any such expression always has the [`unit`](#primitive-types) type.
3128
3129 #### Operator precedence
3130
3131 The precedence of Rust binary operators is ordered as follows, going from
3132 strong to weak:
3133
3134 ```{.text .precedence}
3135 * / %
3136 as
3137 + -
3138 << >>
3139 &
3140 ^
3141 |
3142 < > <= >=
3143 == !=
3144 &&
3145 ||
3146 =
3147 ```
3148
3149 Operators at the same precedence level are evaluated left-to-right. [Unary
3150 operators](#unary-operator-expressions) have the same precedence level and are
3151 stronger than any of the binary operators.
3152
3153 ### Grouped expressions
3154
3155 An expression enclosed in parentheses evaluates to the result of the enclosed
3156 expression. Parentheses can be used to explicitly specify evaluation order
3157 within an expression.
3158
3159 ```{.ebnf .gram}
3160 paren_expr : '(' expr ')' ;
3161 ```
3162
3163 An example of a parenthesized expression:
3164
3165 ```
3166 let x: int = (2 + 3) * 4;
3167 ```
3168
3169
3170 ### Call expressions
3171
3172 ```{.ebnf .gram}
3173 expr_list : [ expr [ ',' expr ]* ] ? ;
3174 paren_expr_list : '(' expr_list ')' ;
3175 call_expr : expr paren_expr_list ;
3176 ```
3177
3178 A _call expression_ invokes a function, providing zero or more input slots and
3179 an optional reference slot to serve as the function's output, bound to the
3180 `lval` on the right hand side of the call. If the function eventually returns,
3181 then the expression completes.
3182
3183 Some examples of call expressions:
3184
3185 ```
3186 # fn add(x: int, y: int) -> int { 0 }
3187
3188 let x: int = add(1, 2);
3189 let pi: Option<f32> = "3.14".parse();
3190 ```
3191
3192 ### Lambda expressions
3193
3194 ```{.ebnf .gram}
3195 ident_list : [ ident [ ',' ident ]* ] ? ;
3196 lambda_expr : '|' ident_list '|' expr ;
3197 ```
3198
3199 A _lambda expression_ (sometimes called an "anonymous function expression")
3200 defines a function and denotes it as a value, in a single expression. A lambda
3201 expression is a pipe-symbol-delimited (`|`) list of identifiers followed by an
3202 expression.
3203
3204 A lambda expression denotes a function that maps a list of parameters
3205 (`ident_list`) onto the expression that follows the `ident_list`. The
3206 identifiers in the `ident_list` are the parameters to the function. These
3207 parameters' types need not be specified, as the compiler infers them from
3208 context.
3209
3210 Lambda expressions are most useful when passing functions as arguments to other
3211 functions, as an abbreviation for defining and capturing a separate function.
3212
3213 Significantly, lambda expressions _capture their environment_, which regular
3214 [function definitions](#functions) do not. The exact type of capture depends
3215 on the [function type](#function-types) inferred for the lambda expression. In
3216 the simplest and least-expensive form (analogous to a ```|| { }``` expression),
3217 the lambda expression captures its environment by reference, effectively
3218 borrowing pointers to all outer variables mentioned inside the function.
3219 Alternately, the compiler may infer that a lambda expression should copy or
3220 move values (depending on their type.) from the environment into the lambda
3221 expression's captured environment.
3222
3223 In this example, we define a function `ten_times` that takes a higher-order
3224 function argument, and call it with a lambda expression as an argument.
3225
3226 ```
3227 fn ten_times<F>(f: F) where F: Fn(int) {
3228     let mut i = 0;
3229     while i < 10 {
3230         f(i);
3231         i += 1;
3232     }
3233 }
3234
3235 ten_times(|j| println!("hello, {}", j));
3236 ```
3237
3238 ### While loops
3239
3240 ```{.ebnf .gram}
3241 while_expr : "while" no_struct_literal_expr '{' block '}' ;
3242 ```
3243
3244 A `while` loop begins by evaluating the boolean loop conditional expression.
3245 If the loop conditional expression evaluates to `true`, the loop body block
3246 executes and control returns to the loop conditional expression. If the loop
3247 conditional expression evaluates to `false`, the `while` expression completes.
3248
3249 An example:
3250
3251 ```
3252 let mut i = 0u;
3253
3254 while i < 10 {
3255     println!("hello");
3256     i = i + 1;
3257 }
3258 ```
3259
3260 ### Infinite loops
3261
3262 A `loop` expression denotes an infinite loop.
3263
3264 ```{.ebnf .gram}
3265 loop_expr : [ lifetime ':' ] "loop" '{' block '}';
3266 ```
3267
3268 A `loop` expression may optionally have a _label_. If a label is present, then
3269 labeled `break` and `continue` expressions nested within this loop may exit out
3270 of this loop or return control to its head. See [Break
3271 expressions](#break-expressions) and [Continue
3272 expressions](#continue-expressions).
3273
3274 ### Break expressions
3275
3276 ```{.ebnf .gram}
3277 break_expr : "break" [ lifetime ];
3278 ```
3279
3280 A `break` expression has an optional _label_. If the label is absent, then
3281 executing a `break` expression immediately terminates the innermost loop
3282 enclosing it. It is only permitted in the body of a loop. If the label is
3283 present, then `break foo` terminates the loop with label `foo`, which need not
3284 be the innermost label enclosing the `break` expression, but must enclose it.
3285
3286 ### Continue expressions
3287
3288 ```{.ebnf .gram}
3289 continue_expr : "continue" [ lifetime ];
3290 ```
3291
3292 A `continue` expression has an optional _label_. If the label is absent, then
3293 executing a `continue` expression immediately terminates the current iteration
3294 of the innermost loop enclosing it, returning control to the loop *head*. In
3295 the case of a `while` loop, the head is the conditional expression controlling
3296 the loop. In the case of a `for` loop, the head is the call-expression
3297 controlling the loop. If the label is present, then `continue foo` returns
3298 control to the head of the loop with label `foo`, which need not be the
3299 innermost label enclosing the `break` expression, but must enclose it.
3300
3301 A `continue` expression is only permitted in the body of a loop.
3302
3303 ### For expressions
3304
3305 ```{.ebnf .gram}
3306 for_expr : "for" pat "in" no_struct_literal_expr '{' block '}' ;
3307 ```
3308
3309 A `for` expression is a syntactic construct for looping over elements provided
3310 by an implementation of `std::iter::Iterator`.
3311
3312 An example of a for loop over the contents of an array:
3313
3314 ```
3315 # type Foo = int;
3316 # fn bar(f: Foo) { }
3317 # let a = 0;
3318 # let b = 0;
3319 # let c = 0;
3320
3321 let v: &[Foo] = &[a, b, c];
3322
3323 for e in v.iter() {
3324     bar(*e);
3325 }
3326 ```
3327
3328 An example of a for loop over a series of integers:
3329
3330 ```
3331 # fn bar(b:uint) { }
3332 for i in range(0u, 256) {
3333     bar(i);
3334 }
3335 ```
3336
3337 ### If expressions
3338
3339 ```{.ebnf .gram}
3340 if_expr : "if" no_struct_literal_expr '{' block '}'
3341           else_tail ? ;
3342
3343 else_tail : "else" [ if_expr | if_let_expr
3344                    | '{' block '}' ] ;
3345 ```
3346
3347 An `if` expression is a conditional branch in program control. The form of an
3348 `if` expression is a condition expression, followed by a consequent block, any
3349 number of `else if` conditions and blocks, and an optional trailing `else`
3350 block. The condition expressions must have type `bool`. If a condition
3351 expression evaluates to `true`, the consequent block is executed and any
3352 subsequent `else if` or `else` block is skipped. If a condition expression
3353 evaluates to `false`, the consequent block is skipped and any subsequent `else
3354 if` condition is evaluated. If all `if` and `else if` conditions evaluate to
3355 `false` then any `else` block is executed.
3356
3357 ### Match expressions
3358
3359 ```{.ebnf .gram}
3360 match_expr : "match" no_struct_literal_expr '{' match_arm * '}' ;
3361
3362 match_arm : attribute * match_pat "=>" [ expr "," | '{' block '}' ] ;
3363
3364 match_pat : pat [ '|' pat ] * [ "if" expr ] ? ;
3365 ```
3366
3367 A `match` expression branches on a *pattern*. The exact form of matching that
3368 occurs depends on the pattern. Patterns consist of some combination of
3369 literals, destructured arrays or enum constructors, structures and tuples,
3370 variable binding specifications, wildcards (`..`), and placeholders (`_`). A
3371 `match` expression has a *head expression*, which is the value to compare to
3372 the patterns. The type of the patterns must equal the type of the head
3373 expression.
3374
3375 In a pattern whose head expression has an `enum` type, a placeholder (`_`)
3376 stands for a *single* data field, whereas a wildcard `..` stands for *all* the
3377 fields of a particular variant. For example:
3378
3379 ```
3380 enum List<X> { Nil, Cons(X, Box<List<X>>) }
3381
3382 let x: List<int> = List::Cons(10, box List::Cons(11, box List::Nil));
3383
3384 match x {
3385     List::Cons(_, box List::Nil) => panic!("singleton list"),
3386     List::Cons(..)               => return,
3387     List::Nil                    => panic!("empty list")
3388 }
3389 ```
3390
3391 The first pattern matches lists constructed by applying `Cons` to any head
3392 value, and a tail value of `box Nil`. The second pattern matches _any_ list
3393 constructed with `Cons`, ignoring the values of its arguments. The difference
3394 between `_` and `..` is that the pattern `C(_)` is only type-correct if `C` has
3395 exactly one argument, while the pattern `C(..)` is type-correct for any enum
3396 variant `C`, regardless of how many arguments `C` has.
3397
3398 Used inside an array pattern, `..` stands for any number of elements, when the
3399 `advanced_slice_patterns` feature gate is turned on. This wildcard can be used
3400 at most once for a given array, which implies that it cannot be used to
3401 specifically match elements that are at an unknown distance from both ends of a
3402 array, like `[.., 42, ..]`. If followed by a variable name, it will bind the
3403 corresponding slice to the variable. Example:
3404
3405 ```
3406 # #![feature(advanced_slice_patterns)]
3407 fn is_symmetric(list: &[uint]) -> bool {
3408     match list {
3409         [] | [_]                   => true,
3410         [x, inside.., y] if x == y => is_symmetric(inside),
3411         _                          => false
3412     }
3413 }
3414
3415 fn main() {
3416     let sym     = &[0, 1, 4, 2, 4, 1, 0];
3417     let not_sym = &[0, 1, 7, 2, 4, 1, 0];
3418     assert!(is_symmetric(sym));
3419     assert!(!is_symmetric(not_sym));
3420 }
3421 ```
3422
3423 A `match` behaves differently depending on whether or not the head expression
3424 is an [lvalue or an rvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries). If the head
3425 expression is an rvalue, it is first evaluated into a temporary location, and
3426 the resulting value is sequentially compared to the patterns in the arms until
3427 a match is found. The first arm with a matching pattern is chosen as the branch
3428 target of the `match`, any variables bound by the pattern are assigned to local
3429 variables in the arm's block, and control enters the block.
3430
3431 When the head expression is an lvalue, the match does not allocate a temporary
3432 location (however, a by-value binding may copy or move from the lvalue). When
3433 possible, it is preferable to match on lvalues, as the lifetime of these
3434 matches inherits the lifetime of the lvalue, rather than being restricted to
3435 the inside of the match.
3436
3437 An example of a `match` expression:
3438
3439 ```
3440 # fn process_pair(a: int, b: int) { }
3441 # fn process_ten() { }
3442
3443 enum List<X> { Nil, Cons(X, Box<List<X>>) }
3444
3445 let x: List<int> = List::Cons(10, box List::Cons(11, box List::Nil));
3446
3447 match x {
3448     List::Cons(a, box List::Cons(b, _)) => {
3449         process_pair(a, b);
3450     }
3451     List::Cons(10, _) => {
3452         process_ten();
3453     }
3454     List::Nil => {
3455         return;
3456     }
3457     _ => {
3458         panic!();
3459     }
3460 }
3461 ```
3462
3463 Patterns that bind variables default to binding to a copy or move of the
3464 matched value (depending on the matched value's type). This can be changed to
3465 bind to a reference by using the `ref` keyword, or to a mutable reference using
3466 `ref mut`.
3467
3468 Subpatterns can also be bound to variables by the use of the syntax `variable @
3469 subpattern`. For example:
3470
3471 ```
3472 enum List { Nil, Cons(uint, Box<List>) }
3473
3474 fn is_sorted(list: &List) -> bool {
3475     match *list {
3476         List::Nil | List::Cons(_, box List::Nil) => true,
3477         List::Cons(x, ref r @ box List::Cons(_, _)) => {
3478             match *r {
3479                 box List::Cons(y, _) => (x <= y) && is_sorted(&**r),
3480                 _ => panic!()
3481             }
3482         }
3483     }
3484 }
3485
3486 fn main() {
3487     let a = List::Cons(6, box List::Cons(7, box List::Cons(42, box List::Nil)));
3488     assert!(is_sorted(&a));
3489 }
3490
3491 ```
3492
3493 Patterns can also dereference pointers by using the `&`, `&mut` and `box`
3494 symbols, as appropriate. For example, these two matches on `x: &int` are
3495 equivalent:
3496
3497 ```
3498 # let x = &3i;
3499 let y = match *x { 0 => "zero", _ => "some" };
3500 let z = match x { &0 => "zero", _ => "some" };
3501
3502 assert_eq!(y, z);
3503 ```
3504
3505 A pattern that's just an identifier, like `Nil` in the previous example, could
3506 either refer to an enum variant that's in scope, or bind a new variable. The
3507 compiler resolves this ambiguity by forbidding variable bindings that occur in
3508 `match` patterns from shadowing names of variants that are in scope. For
3509 example, wherever `List` is in scope, a `match` pattern would not be able to
3510 bind `Nil` as a new name. The compiler interprets a variable pattern `x` as a
3511 binding _only_ if there is no variant named `x` in scope. A convention you can
3512 use to avoid conflicts is simply to name variants with upper-case letters, and
3513 local variables with lower-case letters.
3514
3515 Multiple match patterns may be joined with the `|` operator. A range of values
3516 may be specified with `...`. For example:
3517
3518 ```
3519 # let x = 2i;
3520
3521 let message = match x {
3522   0 | 1  => "not many",
3523   2 ... 9 => "a few",
3524   _      => "lots"
3525 };
3526 ```
3527
3528 Range patterns only work on scalar types (like integers and characters; not
3529 like arrays and structs, which have sub-components). A range pattern may not
3530 be a sub-range of another range pattern inside the same `match`.
3531
3532 Finally, match patterns can accept *pattern guards* to further refine the
3533 criteria for matching a case. Pattern guards appear after the pattern and
3534 consist of a bool-typed expression following the `if` keyword. A pattern guard
3535 may refer to the variables bound within the pattern they follow.
3536
3537 ```
3538 # let maybe_digit = Some(0);
3539 # fn process_digit(i: int) { }
3540 # fn process_other(i: int) { }
3541
3542 let message = match maybe_digit {
3543   Some(x) if x < 10 => process_digit(x),
3544   Some(x) => process_other(x),
3545   None => panic!()
3546 };
3547 ```
3548
3549 ### If let expressions
3550
3551 ```{.ebnf .gram}
3552 if_let_expr : "if" "let" pat '=' expr '{' block '}'
3553                else_tail ? ;
3554 else_tail : "else" [ if_expr | if_let_expr | '{' block '}' ] ;
3555 ```
3556
3557 An `if let` expression is semantically identical to an `if` expression but in place
3558 of a condition expression it expects a refutable let statement. If the value of the
3559 expression on the right hand side of the let statement matches the pattern, the corresponding
3560 block will execute, otherwise flow proceeds to the first `else` block that follows.
3561
3562 ### While let loops
3563
3564 ```{.ebnf .gram}
3565 while_let_expr : "while" "let" pat '=' expr '{' block '}' ;
3566 ```
3567
3568 A `while let` loop is semantically identical to a `while` loop but in place of a
3569 condition expression it expects a refutable let statement. If the value of the
3570 expression on the right hand side of the let statement matches the pattern, the
3571 loop body block executes and control returns to the pattern matching statement.
3572 Otherwise, the while expression completes.
3573
3574 ### Return expressions
3575
3576 ```{.ebnf .gram}
3577 return_expr : "return" expr ? ;
3578 ```
3579
3580 Return expressions are denoted with the keyword `return`. Evaluating a `return`
3581 expression moves its argument into the output slot of the current function,
3582 destroys the current function activation frame, and transfers control to the
3583 caller frame.
3584
3585 An example of a `return` expression:
3586
3587 ```
3588 fn max(a: int, b: int) -> int {
3589    if a > b {
3590       return a;
3591    }
3592    return b;
3593 }
3594 ```
3595
3596 # Type system
3597
3598 ## Types
3599
3600 Every slot, item and value in a Rust program has a type. The _type_ of a
3601 *value* defines the interpretation of the memory holding it.
3602
3603 Built-in types and type-constructors are tightly integrated into the language,
3604 in nontrivial ways that are not possible to emulate in user-defined types.
3605 User-defined types have limited capabilities.
3606
3607 ### Primitive types
3608
3609 The primitive types are the following:
3610
3611 * The "unit" type `()`, having the single "unit" value `()` (occasionally called
3612   "nil"). [^unittype]
3613 * The boolean type `bool` with values `true` and `false`.
3614 * The machine types.
3615 * The machine-dependent integer and floating-point types.
3616
3617 [^unittype]: The "unit" value `()` is *not* a sentinel "null pointer" value for
3618     reference slots; the "unit" type is the implicit return type from functions
3619     otherwise lacking a return type, and can be used in other contexts (such as
3620     message-sending or type-parametric code) as a zero-size type.]
3621
3622 #### Machine types
3623
3624 The machine types are the following:
3625
3626 * The unsigned word types `u8`, `u16`, `u32` and `u64`, with values drawn from
3627   the integer intervals [0, 2^8 - 1], [0, 2^16 - 1], [0, 2^32 - 1] and
3628   [0, 2^64 - 1] respectively.
3629
3630 * The signed two's complement word types `i8`, `i16`, `i32` and `i64`, with
3631   values drawn from the integer intervals [-(2^(7)), 2^7 - 1],
3632   [-(2^(15)), 2^15 - 1], [-(2^(31)), 2^31 - 1], [-(2^(63)), 2^63 - 1]
3633   respectively.
3634
3635 * The IEEE 754-2008 `binary32` and `binary64` floating-point types: `f32` and
3636   `f64`, respectively.
3637
3638 #### Machine-dependent integer types
3639
3640 The `uint` type is an unsigned integer type with the same number of bits as the
3641 platform's pointer type. It can represent every memory address in the process.
3642
3643 The `int` type is a signed integer type with the same number of bits as the
3644 platform's pointer type. The theoretical upper bound on object and array size
3645 is the maximum `int` value. This ensures that `int` can be used to calculate
3646 differences between pointers into an object or array and can address every byte
3647 within an object along with one byte past the end.
3648
3649 ### Textual types
3650
3651 The types `char` and `str` hold textual data.
3652
3653 A value of type `char` is a [Unicode scalar value](
3654 http://www.unicode.org/glossary/#unicode_scalar_value) (ie. a code point that
3655 is not a surrogate), represented as a 32-bit unsigned word in the 0x0000 to
3656 0xD7FF or 0xE000 to 0x10FFFF range. A `[char]` array is effectively an UCS-4 /
3657 UTF-32 string.
3658
3659 A value of type `str` is a Unicode string, represented as an array of 8-bit
3660 unsigned bytes holding a sequence of UTF-8 codepoints. Since `str` is of
3661 unknown size, it is not a _first class_ type, but can only be instantiated
3662 through a pointer type, such as `&str` or `String`.
3663
3664 ### Tuple types
3665
3666 A tuple *type* is a heterogeneous product of other types, called the *elements*
3667 of the tuple. It has no nominal name and is instead structurally typed.
3668
3669 Tuple types and values are denoted by listing the types or values of their
3670 elements, respectively, in a parenthesized, comma-separated list.
3671
3672 Because tuple elements don't have a name, they can only be accessed by
3673 pattern-matching.
3674
3675 The members of a tuple are laid out in memory contiguously, in order specified
3676 by the tuple type.
3677
3678 An example of a tuple type and its use:
3679
3680 ```
3681 type Pair<'a> = (int, &'a str);
3682 let p: Pair<'static> = (10, "hello");
3683 let (a, b) = p;
3684 assert!(b != "world");
3685 ```
3686
3687 ### Array, and Slice types
3688
3689 Rust has two different types for a list of items:
3690
3691 * `[T ..N]`, an 'array'
3692 * `&[T]`, a 'slice'.
3693
3694 An array has a fixed size, and can be allocated on either the stack or the
3695 heap.
3696
3697 A slice is a 'view' into an array. It doesn't own the data it points
3698 to, it borrows it.
3699
3700 An example of each kind:
3701
3702 ```{rust}
3703 let vec: Vec<int>  = vec![1, 2, 3];
3704 let arr: [int; 3] = [1, 2, 3];
3705 let s: &[int]      = vec.as_slice();
3706 ```
3707
3708 As you can see, the `vec!` macro allows you to create a `Vec<T>` easily. The
3709 `vec!` macro is also part of the standard library, rather than the language.
3710
3711 All in-bounds elements of arrays, and slices are always initialized, and access
3712 to an array or slice is always bounds-checked.
3713
3714 ### Structure types
3715
3716 A `struct` *type* is a heterogeneous product of other types, called the
3717 *fields* of the type.[^structtype]
3718
3719 [^structtype]: `struct` types are analogous `struct` types in C,
3720     the *record* types of the ML family,
3721     or the *structure* types of the Lisp family.
3722
3723 New instances of a `struct` can be constructed with a [struct
3724 expression](#structure-expressions).
3725
3726 The memory layout of a `struct` is undefined by default to allow for compiler
3727 optimizations like field reordering, but it can be fixed with the
3728 `#[repr(...)]` attribute. In either case, fields may be given in any order in
3729 a corresponding struct *expression*; the resulting `struct` value will always
3730 have the same memory layout.
3731
3732 The fields of a `struct` may be qualified by [visibility
3733 modifiers](#re-exporting-and-visibility), to allow access to data in a
3734 structure outside a module.
3735
3736 A _tuple struct_ type is just like a structure type, except that the fields are
3737 anonymous.
3738
3739 A _unit-like struct_ type is like a structure type, except that it has no
3740 fields. The one value constructed by the associated [structure
3741 expression](#structure-expressions) is the only value that inhabits such a
3742 type.
3743
3744 ### Enumerated types
3745
3746 An *enumerated type* is a nominal, heterogeneous disjoint union type, denoted
3747 by the name of an [`enum` item](#enumerations). [^enumtype]
3748
3749 [^enumtype]: The `enum` type is analogous to a `data` constructor declaration in
3750              ML, or a *pick ADT* in Limbo.
3751
3752 An [`enum` item](#enumerations) declares both the type and a number of *variant
3753 constructors*, each of which is independently named and takes an optional tuple
3754 of arguments.
3755
3756 New instances of an `enum` can be constructed by calling one of the variant
3757 constructors, in a [call expression](#call-expressions).
3758
3759 Any `enum` value consumes as much memory as the largest variant constructor for
3760 its corresponding `enum` type.
3761
3762 Enum types cannot be denoted *structurally* as types, but must be denoted by
3763 named reference to an [`enum` item](#enumerations).
3764
3765 ### Recursive types
3766
3767 Nominal types &mdash; [enumerations](#enumerated-types) and
3768 [structures](#structure-types) &mdash; may be recursive. That is, each `enum`
3769 constructor or `struct` field may refer, directly or indirectly, to the
3770 enclosing `enum` or `struct` type itself. Such recursion has restrictions:
3771
3772 * Recursive types must include a nominal type in the recursion
3773   (not mere [type definitions](#type-definitions),
3774    or other structural types such as [arrays](#array,-and-slice-types) or [tuples](#tuple-types)).
3775 * A recursive `enum` item must have at least one non-recursive constructor
3776   (in order to give the recursion a basis case).
3777 * The size of a recursive type must be finite;
3778   in other words the recursive fields of the type must be [pointer types](#pointer-types).
3779 * Recursive type definitions can cross module boundaries, but not module *visibility* boundaries,
3780   or crate boundaries (in order to simplify the module system and type checker).
3781
3782 An example of a *recursive* type and its use:
3783
3784 ```
3785 enum List<T> {
3786   Nil,
3787   Cons(T, Box<List<T>>)
3788 }
3789
3790 let a: List<int> = List::Cons(7, box List::Cons(13, box List::Nil));
3791 ```
3792
3793 ### Pointer types
3794
3795 All pointers in Rust are explicit first-class values. They can be copied,
3796 stored into data structures, and returned from functions. There are two
3797 varieties of pointer in Rust:
3798
3799 * References (`&`)
3800   : These point to memory _owned by some other value_.
3801     A reference type is written `&type` for some lifetime-variable `f`,
3802     or just `&'a type` when you need an explicit lifetime.
3803     Copying a reference is a "shallow" operation:
3804     it involves only copying the pointer itself.
3805     Releasing a reference typically has no effect on the value it points to,
3806     with the exception of temporary values, which are released when the last
3807     reference to them is released.
3808
3809 * Raw pointers (`*`)
3810   : Raw pointers are pointers without safety or liveness guarantees.
3811     Raw pointers are written as `*const T` or `*mut T`,
3812     for example `*const int` means a raw pointer to an integer.
3813     Copying or dropping a raw pointer has no effect on the lifecycle of any
3814     other value. Dereferencing a raw pointer or converting it to any other
3815     pointer type is an [`unsafe` operation](#unsafe-functions).
3816     Raw pointers are generally discouraged in Rust code;
3817     they exist to support interoperability with foreign code,
3818     and writing performance-critical or low-level functions.
3819
3820 The standard library contains additional 'smart pointer' types beyond references
3821 and raw pointers.
3822
3823 ### Function types
3824
3825 The function type constructor `fn` forms new function types. A function type
3826 consists of a possibly-empty set of function-type modifiers (such as `unsafe`
3827 or `extern`), a sequence of input types and an output type.
3828
3829 An example of a `fn` type:
3830
3831 ```
3832 fn add(x: int, y: int) -> int {
3833   return x + y;
3834 }
3835
3836 let mut x = add(5,7);
3837
3838 type Binop = fn(int, int) -> int;
3839 let bo: Binop = add;
3840 x = bo(5,7);
3841 ```
3842
3843 ### Closure types
3844
3845 ```{.ebnf .notation}
3846 closure_type := [ 'unsafe' ] [ '<' lifetime-list '>' ] '|' arg-list '|'
3847                 [ ':' bound-list ] [ '->' type ]
3848 lifetime-list := lifetime | lifetime ',' lifetime-list
3849 arg-list := ident ':' type | ident ':' type ',' arg-list
3850 bound-list := bound | bound '+' bound-list
3851 bound := path | lifetime
3852 ```
3853
3854 The type of a closure mapping an input of type `A` to an output of type `B` is
3855 `|A| -> B`. A closure with no arguments or return values has type `||`.
3856
3857 An example of creating and calling a closure:
3858
3859 ```rust
3860 let captured_var = 10i;
3861
3862 let closure_no_args = |&:| println!("captured_var={}", captured_var);
3863
3864 let closure_args = |&: arg: int| -> int {
3865   println!("captured_var={}, arg={}", captured_var, arg);
3866   arg // Note lack of semicolon after 'arg'
3867 };
3868
3869 fn call_closure<F: Fn(), G: Fn(int) -> int>(c1: F, c2: G) {
3870   c1();
3871   c2(2);
3872 }
3873
3874 call_closure(closure_no_args, closure_args);
3875
3876 ```
3877
3878 ### Object types
3879
3880 Every trait item (see [traits](#traits)) defines a type with the same name as
3881 the trait. This type is called the _object type_ of the trait. Object types
3882 permit "late binding" of methods, dispatched using _virtual method tables_
3883 ("vtables"). Whereas most calls to trait methods are "early bound" (statically
3884 resolved) to specific implementations at compile time, a call to a method on an
3885 object type is only resolved to a vtable entry at compile time. The actual
3886 implementation for each vtable entry can vary on an object-by-object basis.
3887
3888 Given a pointer-typed expression `E` of type `&T` or `Box<T>`, where `T`
3889 implements trait `R`, casting `E` to the corresponding pointer type `&R` or
3890 `Box<R>` results in a value of the _object type_ `R`. This result is
3891 represented as a pair of pointers: the vtable pointer for the `T`
3892 implementation of `R`, and the pointer value of `E`.
3893
3894 An example of an object type:
3895
3896 ```
3897 trait Printable {
3898   fn stringify(&self) -> String;
3899 }
3900
3901 impl Printable for int {
3902   fn stringify(&self) -> String { self.to_string() }
3903 }
3904
3905 fn print(a: Box<Printable>) {
3906    println!("{}", a.stringify());
3907 }
3908
3909 fn main() {
3910    print(box 10i as Box<Printable>);
3911 }
3912 ```
3913
3914 In this example, the trait `Printable` occurs as an object type in both the
3915 type signature of `print`, and the cast expression in `main`.
3916
3917 ### Type parameters
3918
3919 Within the body of an item that has type parameter declarations, the names of
3920 its type parameters are types:
3921
3922 ```ignore
3923 fn map<A: Clone, B: Clone>(f: |A| -> B, xs: &[A]) -> Vec<B> {
3924     if xs.len() == 0 {
3925        return vec![];
3926     }
3927     let first: B = f(xs[0].clone());
3928     let mut rest: Vec<B> = map(f, xs.slice(1, xs.len()));
3929     rest.insert(0, first);
3930     return rest;
3931 }
3932 ```
3933
3934 Here, `first` has type `B`, referring to `map`'s `B` type parameter; and `rest`
3935 has type `Vec<B>`, a vector type with element type `B`.
3936
3937 ### Self types
3938
3939 The special type `self` has a meaning within methods inside an impl item. It
3940 refers to the type of the implicit `self` argument. For example, in:
3941
3942 ```
3943 trait Printable {
3944   fn make_string(&self) -> String;
3945 }
3946
3947 impl Printable for String {
3948     fn make_string(&self) -> String {
3949         (*self).clone()
3950     }
3951 }
3952 ```
3953
3954 `self` refers to the value of type `String` that is the receiver for a call to
3955 the method `make_string`.
3956
3957 ## Type kinds
3958
3959 Types in Rust are categorized into kinds, based on various properties of the
3960 components of the type. The kinds are:
3961
3962 * `Send`
3963   : Types of this kind can be safely sent between threads.
3964     This kind includes scalars, boxes, procs, and
3965     structural types containing only other owned types.
3966     All `Send` types are `'static`.
3967 * `Copy`
3968   : Types of this kind consist of "Plain Old Data"
3969     which can be copied by simply moving bits.
3970     All values of this kind can be implicitly copied.
3971     This kind includes scalars and immutable references,
3972     as well as structural types containing other `Copy` types.
3973 * `'static`
3974   : Types of this kind do not contain any references (except for
3975     references with the `static` lifetime, which are allowed).
3976     This can be a useful guarantee for code
3977     that breaks borrowing assumptions
3978     using [`unsafe` operations](#unsafe-functions).
3979 * `Drop`
3980   : This is not strictly a kind,
3981     but its presence interacts with kinds:
3982     the `Drop` trait provides a single method `drop`
3983     that takes no parameters,
3984     and is run when values of the type are dropped.
3985     Such a method is called a "destructor",
3986     and are always executed in "top-down" order:
3987     a value is completely destroyed
3988     before any of the values it owns run their destructors.
3989     Only `Send` types can implement `Drop`.
3990
3991 * _Default_
3992   : Types with destructors, closure environments,
3993     and various other _non-first-class_ types,
3994     are not copyable at all.
3995     Such types can usually only be accessed through pointers,
3996     or in some cases, moved between mutable locations.
3997
3998 Kinds can be supplied as _bounds_ on type parameters, like traits, in which
3999 case the parameter is constrained to types satisfying that kind.
4000
4001 By default, type parameters do not carry any assumed kind-bounds at all. When
4002 instantiating a type parameter, the kind bounds on the parameter are checked to
4003 be the same or narrower than the kind of the type that it is instantiated with.
4004
4005 Sending operations are not part of the Rust language, but are implemented in
4006 the library. Generic functions that send values bound the kind of these values
4007 to sendable.
4008
4009 # Memory and concurrency models
4010
4011 Rust has a memory model centered around concurrently-executing _threads_. Thus
4012 its memory model and its concurrency model are best discussed simultaneously,
4013 as parts of each only make sense when considered from the perspective of the
4014 other.
4015
4016 When reading about the memory model, keep in mind that it is partitioned in
4017 order to support threads; and when reading about threads, keep in mind that their
4018 isolation and communication mechanisms are only possible due to the ownership
4019 and lifetime semantics of the memory model.
4020
4021 ## Memory model
4022
4023 A Rust program's memory consists of a static set of *items*, a set of
4024 [threads](#threads) each with its own *stack*, and a *heap*. Immutable portions of
4025 the heap may be shared between threads, mutable portions may not.
4026
4027 Allocations in the stack consist of *slots*, and allocations in the heap
4028 consist of *boxes*.
4029
4030 ### Memory allocation and lifetime
4031
4032 The _items_ of a program are those functions, modules and types that have their
4033 value calculated at compile-time and stored uniquely in the memory image of the
4034 rust process. Items are neither dynamically allocated nor freed.
4035
4036 A thread's _stack_ consists of activation frames automatically allocated on entry
4037 to each function as the thread executes. A stack allocation is reclaimed when
4038 control leaves the frame containing it.
4039
4040 The _heap_ is a general term that describes boxes.  The lifetime of an
4041 allocation in the heap depends on the lifetime of the box values pointing to
4042 it. Since box values may themselves be passed in and out of frames, or stored
4043 in the heap, heap allocations may outlive the frame they are allocated within.
4044
4045 ### Memory ownership
4046
4047 A thread owns all memory it can *safely* reach through local variables, as well
4048 as boxes and references.
4049
4050 When a thread sends a value that has the `Send` trait to another thread, it loses
4051 ownership of the value sent and can no longer refer to it. This is statically
4052 guaranteed by the combined use of "move semantics", and the compiler-checked
4053 _meaning_ of the `Send` trait: it is only instantiated for (transitively)
4054 sendable kinds of data constructor and pointers, never including references.
4055
4056 When a stack frame is exited, its local allocations are all released, and its
4057 references to boxes are dropped.
4058
4059 When a thread finishes, its stack is necessarily empty and it therefore has no
4060 references to any boxes; the remainder of its heap is immediately freed.
4061
4062 ### Memory slots
4063
4064 A thread's stack contains slots.
4065
4066 A _slot_ is a component of a stack frame, either a function parameter, a
4067 [temporary](#lvalues,-rvalues-and-temporaries), or a local variable.
4068
4069 A _local variable_ (or *stack-local* allocation) holds a value directly,
4070 allocated within the stack's memory. The value is a part of the stack frame.
4071
4072 Local variables are immutable unless declared otherwise like: `let mut x = ...`.
4073
4074 Function parameters are immutable unless declared with `mut`. The `mut` keyword
4075 applies only to the following parameter (so `|mut x, y|` and `fn f(mut x:
4076 Box<int>, y: Box<int>)` declare one mutable variable `x` and one immutable
4077 variable `y`).
4078
4079 Methods that take either `self` or `Box<Self>` can optionally place them in a
4080 mutable slot by prefixing them with `mut` (similar to regular arguments):
4081
4082 ```
4083 trait Changer {
4084     fn change(mut self) -> Self;
4085     fn modify(mut self: Box<Self>) -> Box<Self>;
4086 }
4087 ```
4088
4089 Local variables are not initialized when allocated; the entire frame worth of
4090 local variables are allocated at once, on frame-entry, in an uninitialized
4091 state. Subsequent statements within a function may or may not initialize the
4092 local variables. Local variables can be used only after they have been
4093 initialized; this is enforced by the compiler.
4094
4095 ### Boxes
4096
4097 A _box_ is a reference to a heap allocation holding another value, which is
4098 constructed by the prefix operator `box`. When the standard library is in use,
4099 the type of a box is `std::owned::Box<T>`.
4100
4101 An example of a box type and value:
4102
4103 ```
4104 let x: Box<int> = box 10;
4105 ```
4106
4107 Box values exist in 1:1 correspondence with their heap allocation, copying a
4108 box value makes a shallow copy of the pointer. Rust will consider a shallow
4109 copy of a box to move ownership of the value. After a value has been moved,
4110 the source location cannot be used unless it is reinitialized.
4111
4112 ```
4113 let x: Box<int> = box 10;
4114 let y = x;
4115 // attempting to use `x` will result in an error here
4116 ```
4117
4118 ## Threads
4119
4120 Rust's primary concurrency mechanism is called a **thread**.
4121
4122 ### Communication between threads
4123
4124 Rust threads are isolated and generally unable to interfere with one another's
4125 memory directly, except through [`unsafe` code](#unsafe-functions).  All
4126 contact between threads is mediated by safe forms of ownership transfer, and data
4127 races on memory are prohibited by the type system.
4128
4129 When you wish to send data between threads, the values are restricted to the
4130 [`Send` type-kind](#type-kinds). Restricting communication interfaces to this
4131 kind ensures that no references move between threads. Thus access to an entire
4132 data structure can be mediated through its owning "root" value; no further
4133 locking or copying is required to avoid data races within the substructure of
4134 such a value.
4135
4136 ### Thread
4137
4138 The _lifecycle_ of a threads consists of a finite set of states and events that
4139 cause transitions between the states. The lifecycle states of a thread are:
4140
4141 * running
4142 * blocked
4143 * panicked
4144 * dead
4145
4146 A thread begins its lifecycle &mdash; once it has been spawned &mdash; in the
4147 *running* state. In this state it executes the statements of its entry
4148 function, and any functions called by the entry function.
4149
4150 A thread may transition from the *running* state to the *blocked* state any time
4151 it makes a blocking communication call. When the call can be completed &mdash;
4152 when a message arrives at a sender, or a buffer opens to receive a message
4153 &mdash; then the blocked thread will unblock and transition back to *running*.
4154
4155 A thread may transition to the *panicked* state at any time, due being killed by
4156 some external event or internally, from the evaluation of a `panic!()` macro.
4157 Once *panicking*, a thread unwinds its stack and transitions to the *dead* state.
4158 Unwinding the stack of a thread is done by the thread itself, on its own control
4159 stack. If a value with a destructor is freed during unwinding, the code for the
4160 destructor is run, also on the thread's control stack. Running the destructor
4161 code causes a temporary transition to a *running* state, and allows the
4162 destructor code to cause any subsequent state transitions. The original thread
4163 of unwinding and panicking thereby may suspend temporarily, and may involve
4164 (recursive) unwinding of the stack of a failed destructor. Nonetheless, the
4165 outermost unwinding activity will continue until the stack is unwound and the
4166 thread transitions to the *dead* state. There is no way to "recover" from thread
4167 panics. Once a thread has temporarily suspended its unwinding in the *panicking*
4168 state, a panic occurring from within this destructor results in *hard* panic.
4169 A hard panic currently results in the process aborting.
4170
4171 A thread in the *dead* state cannot transition to other states; it exists only to
4172 have its termination status inspected by other threads, and/or to await
4173 reclamation when the last reference to it drops.
4174
4175 # Runtime services, linkage and debugging
4176
4177 The Rust _runtime_ is a relatively compact collection of Rust code that
4178 provides fundamental services and datatypes to all Rust threads at run-time. It
4179 is smaller and simpler than many modern language runtimes. It is tightly
4180 integrated into the language's execution model of memory, threads, communication
4181 and logging.
4182
4183 ### Memory allocation
4184
4185 The runtime memory-management system is based on a _service-provider
4186 interface_, through which the runtime requests blocks of memory from its
4187 environment and releases them back to its environment when they are no longer
4188 needed. The default implementation of the service-provider interface consists
4189 of the C runtime functions `malloc` and `free`.
4190
4191 The runtime memory-management system, in turn, supplies Rust threads with
4192 facilities for allocating releasing stacks, as well as allocating and freeing
4193 heap data.
4194
4195 ### Built in types
4196
4197 The runtime provides C and Rust code to assist with various built-in types,
4198 such as arrays, strings, and the low level communication system (ports,
4199 channels, threads).
4200
4201 Support for other built-in types such as simple types, tuples and enums is
4202 open-coded by the Rust compiler.
4203
4204 ### Thread scheduling and communication
4205
4206 The runtime provides code to manage inter-thread communication. This includes
4207 the system of thread-lifecycle state transitions depending on the contents of
4208 queues, as well as code to copy values between queues and their recipients and
4209 to serialize values for transmission over operating-system inter-process
4210 communication facilities.
4211
4212 ### Linkage
4213
4214 The Rust compiler supports various methods to link crates together both
4215 statically and dynamically. This section will explore the various methods to
4216 link Rust crates together, and more information about native libraries can be
4217 found in the [ffi guide][ffi].
4218
4219 In one session of compilation, the compiler can generate multiple artifacts
4220 through the usage of either command line flags or the `crate_type` attribute.
4221 If one or more command line flag is specified, all `crate_type` attributes will
4222 be ignored in favor of only building the artifacts specified by command line.
4223
4224 * `--crate-type=bin`, `#[crate_type = "bin"]` - A runnable executable will be
4225   produced. This requires that there is a `main` function in the crate which
4226   will be run when the program begins executing. This will link in all Rust and
4227   native dependencies, producing a distributable binary.
4228
4229 * `--crate-type=lib`, `#[crate_type = "lib"]` - A Rust library will be produced.
4230   This is an ambiguous concept as to what exactly is produced because a library
4231   can manifest itself in several forms. The purpose of this generic `lib` option
4232   is to generate the "compiler recommended" style of library. The output library
4233   will always be usable by rustc, but the actual type of library may change from
4234   time-to-time. The remaining output types are all different flavors of
4235   libraries, and the `lib` type can be seen as an alias for one of them (but the
4236   actual one is compiler-defined).
4237
4238 * `--crate-type=dylib`, `#[crate_type = "dylib"]` - A dynamic Rust library will
4239   be produced. This is different from the `lib` output type in that this forces
4240   dynamic library generation. The resulting dynamic library can be used as a
4241   dependency for other libraries and/or executables. This output type will
4242   create `*.so` files on linux, `*.dylib` files on osx, and `*.dll` files on
4243   windows.
4244
4245 * `--crate-type=staticlib`, `#[crate_type = "staticlib"]` - A static system
4246   library will be produced. This is different from other library outputs in that
4247   the Rust compiler will never attempt to link to `staticlib` outputs. The
4248   purpose of this output type is to create a static library containing all of
4249   the local crate's code along with all upstream dependencies. The static
4250   library is actually a `*.a` archive on linux and osx and a `*.lib` file on
4251   windows. This format is recommended for use in situations such as linking
4252   Rust code into an existing non-Rust application because it will not have
4253   dynamic dependencies on other Rust code.
4254
4255 * `--crate-type=rlib`, `#[crate_type = "rlib"]` - A "Rust library" file will be
4256   produced. This is used as an intermediate artifact and can be thought of as a
4257   "static Rust library". These `rlib` files, unlike `staticlib` files, are
4258   interpreted by the Rust compiler in future linkage. This essentially means
4259   that `rustc` will look for metadata in `rlib` files like it looks for metadata
4260   in dynamic libraries. This form of output is used to produce statically linked
4261   executables as well as `staticlib` outputs.
4262
4263 Note that these outputs are stackable in the sense that if multiple are
4264 specified, then the compiler will produce each form of output at once without
4265 having to recompile. However, this only applies for outputs specified by the
4266 same method. If only `crate_type` attributes are specified, then they will all
4267 be built, but if one or more `--crate-type` command line flag is specified,
4268 then only those outputs will be built.
4269
4270 With all these different kinds of outputs, if crate A depends on crate B, then
4271 the compiler could find B in various different forms throughout the system. The
4272 only forms looked for by the compiler, however, are the `rlib` format and the
4273 dynamic library format. With these two options for a dependent library, the
4274 compiler must at some point make a choice between these two formats. With this
4275 in mind, the compiler follows these rules when determining what format of
4276 dependencies will be used:
4277
4278 1. If a static library is being produced, all upstream dependencies are
4279    required to be available in `rlib` formats. This requirement stems from the
4280    reason that a dynamic library cannot be converted into a static format.
4281
4282    Note that it is impossible to link in native dynamic dependencies to a static
4283    library, and in this case warnings will be printed about all unlinked native
4284    dynamic dependencies.
4285
4286 2. If an `rlib` file is being produced, then there are no restrictions on what
4287    format the upstream dependencies are available in. It is simply required that
4288    all upstream dependencies be available for reading metadata from.
4289
4290    The reason for this is that `rlib` files do not contain any of their upstream
4291    dependencies. It wouldn't be very efficient for all `rlib` files to contain a
4292    copy of `libstd.rlib`!
4293
4294 3. If an executable is being produced and the `-C prefer-dynamic` flag is not
4295    specified, then dependencies are first attempted to be found in the `rlib`
4296    format. If some dependencies are not available in an rlib format, then
4297    dynamic linking is attempted (see below).
4298
4299 4. If a dynamic library or an executable that is being dynamically linked is
4300    being produced, then the compiler will attempt to reconcile the available
4301    dependencies in either the rlib or dylib format to create a final product.
4302
4303    A major goal of the compiler is to ensure that a library never appears more
4304    than once in any artifact. For example, if dynamic libraries B and C were
4305    each statically linked to library A, then a crate could not link to B and C
4306    together because there would be two copies of A. The compiler allows mixing
4307    the rlib and dylib formats, but this restriction must be satisfied.
4308
4309    The compiler currently implements no method of hinting what format a library
4310    should be linked with. When dynamically linking, the compiler will attempt to
4311    maximize dynamic dependencies while still allowing some dependencies to be
4312    linked in via an rlib.
4313
4314    For most situations, having all libraries available as a dylib is recommended
4315    if dynamically linking. For other situations, the compiler will emit a
4316    warning if it is unable to determine which formats to link each library with.
4317
4318 In general, `--crate-type=bin` or `--crate-type=lib` should be sufficient for
4319 all compilation needs, and the other options are just available if more
4320 fine-grained control is desired over the output format of a Rust crate.
4321
4322 # Appendix: Rationales and design tradeoffs
4323
4324 *TODO*.
4325
4326 # Appendix: Influences
4327
4328 Rust is not a particularly original language, with design elements coming from
4329 a wide range of sources. Some of these are listed below (including elements
4330 that have since been removed):
4331
4332 * SML, OCaml: algebraic datatypes, pattern matching, type inference,
4333   semicolon statement separation
4334 * C++: references, RAII, smart pointers, move semantics, monomorphisation,
4335   memory model
4336 * ML Kit, Cyclone: region based memory management
4337 * Haskell (GHC): typeclasses, type families
4338 * Newsqueak, Alef, Limbo: channels, concurrency
4339 * Erlang: message passing, task failure, ~~linked task failure~~,
4340   ~~lightweight concurrency~~
4341 * Swift: optional bindings
4342 * Scheme: hygienic macros
4343 * C#: attributes
4344 * Ruby: ~~block syntax~~
4345 * NIL, Hermes: ~~typestate~~
4346 * [Unicode Annex #31](http://www.unicode.org/reports/tr31/): identifier and
4347   pattern syntax
4348
4349 [ffi]: guide-ffi.html
4350 [plugin]: guide-plugin.html