]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/doc/rust.md
auto merge of #17432 : nick29581/rust/contrib, r=brson
[rust.git] / src / doc / rust.md
1 % The Rust Reference Manual
2
3 # Introduction
4
5 This document is the reference manual 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
17 language. Background familiarity with the language is assumed. A separate
18 [guide] is available to help acquire such background familiarity.
19
20 This document also does not serve as a reference to the [standard]
21 library included in the language distribution. Those libraries are
22 documented separately by extracting documentation attributes from their
23 source code.
24
25 [guide]: guide.html
26 [standard]: std/index.html
27
28 ## Disclaimer
29
30 Rust is a work in progress. The language continues to evolve as the design
31 shifts and is fleshed out in working code. Certain parts work, certain parts
32 do not, certain parts will be removed or changed.
33
34 This manual is a snapshot written in the present tense. All features described
35 exist in working code unless otherwise noted, but some are quite primitive or
36 remain to be further modified by planned work. Some may be temporary. It is a
37 *draft*, and we ask that you not take anything you read here as final.
38
39 If you have suggestions to make, please try to focus them on *reductions* to
40 the language: possible features that can be combined or omitted. We aim to
41 keep the size and complexity of the language under control.
42
43 > **Note:** The grammar for Rust given in this document is rough and
44 > very incomplete; only a modest number of sections have accompanying grammar
45 > rules. Formalizing the grammar accepted by the Rust parser is ongoing work,
46 > but future versions of this document will contain a complete
47 > grammar. Moreover, we hope that this grammar will be extracted and verified
48 > as LL(1) by an automated grammar-analysis tool, and further tested against the
49 > Rust sources. Preliminary versions of this automation exist, but are not yet
50 > complete.
51
52 # Notation
53
54 Rust's grammar is defined over Unicode codepoints, each conventionally
55 denoted `U+XXXX`, for 4 or more hexadecimal digits `X`. _Most_ of Rust's
56 grammar is confined to the ASCII range of Unicode, and is described in this
57 document by a dialect of Extended Backus-Naur Form (EBNF), specifically a
58 dialect of EBNF supported by common automated LL(k) parsing tools such as
59 `llgen`, rather than the dialect given in ISO 14977. The dialect can be
60 defined self-referentially as follows:
61
62 ~~~~ {.ebnf .notation}
63 grammar : rule + ;
64 rule    : nonterminal ':' productionrule ';' ;
65 productionrule : production [ '|' production ] * ;
66 production : term * ;
67 term : element repeats ;
68 element : LITERAL | IDENTIFIER | '[' productionrule ']' ;
69 repeats : [ '*' | '+' ] NUMBER ? | NUMBER ? | '?' ;
70 ~~~~
71
72 Where:
73
74   - Whitespace in the grammar is ignored.
75   - Square brackets are used to group rules.
76   - `LITERAL` is a single printable ASCII character, or an escaped hexadecimal
77      ASCII code of the form `\xQQ`, in single quotes, denoting the corresponding
78      Unicode codepoint `U+00QQ`.
79   - `IDENTIFIER` is a nonempty string of ASCII letters and underscores.
80   - The `repeat` forms apply to the adjacent `element`, and are as follows:
81     - `?` means zero or one repetition
82     - `*` means zero or more repetitions
83     - `+` means one or more repetitions
84     - NUMBER trailing a repeat symbol gives a maximum repetition count
85     - NUMBER on its own gives an exact repetition count
86
87 This EBNF dialect should hopefully be familiar to many readers.
88
89 ## Unicode productions
90
91 A few productions in Rust's grammar permit Unicode codepoints outside the ASCII range.
92 We define these productions in terms of character properties specified in the Unicode standard,
93 rather than in terms of ASCII-range codepoints.
94 The section [Special Unicode Productions](#special-unicode-productions) lists these productions.
95
96 ## String table productions
97
98 Some rules in the grammar — notably [unary
99 operators](#unary-operator-expressions), [binary
100 operators](#binary-operator-expressions), and [keywords](#keywords) —
101 are given in a simplified form: as a listing of a table of unquoted,
102 printable whitespace-separated strings. These cases form a subset of
103 the rules regarding the [token](#tokens) rule, and are assumed to be
104 the result of a lexical-analysis phase feeding the parser, driven by a
105 DFA, operating over the disjunction of all such string table entries.
106
107 When such a string enclosed in double-quotes (`"`) occurs inside the
108 grammar, it is an implicit reference to a single member of such a string table
109 production. See [tokens](#tokens) for more information.
110
111 # Lexical structure
112
113 ## Input format
114
115 Rust input is interpreted as a sequence of Unicode codepoints encoded in UTF-8.
116 Most Rust grammar rules are defined in terms of printable ASCII-range codepoints,
117 but a small number are defined in terms of Unicode properties or explicit
118 codepoint lists. [^inputformat]
119
120 [^inputformat]: Substitute definitions for the special Unicode productions are
121     provided to the grammar verifier, restricted to ASCII range, when verifying
122     the grammar in this document.
123
124 ## Special Unicode Productions
125
126 The following productions in the Rust grammar are defined in terms of Unicode properties:
127 `ident`, `non_null`, `non_star`, `non_eol`, `non_slash_or_star`, `non_single_quote` and `non_double_quote`.
128
129 ### Identifiers
130
131 The `ident` production is any nonempty Unicode string of the following form:
132
133    - The first character has property `XID_start`
134    - The remaining characters have property `XID_continue`
135
136 that does _not_ occur in the set of [keywords](#keywords).
137
138 > **Note**: `XID_start` and `XID_continue` as character properties cover the
139 > character ranges used to form the more familiar C and Java language-family
140 > identifiers.
141
142 ### Delimiter-restricted productions
143
144 Some productions are defined by exclusion of particular Unicode characters:
145
146   - `non_null` is any single Unicode character aside from `U+0000` (null)
147   - `non_eol` is `non_null` restricted to exclude `U+000A` (`'\n'`)
148   - `non_star` is `non_null` restricted to exclude `U+002A` (`*`)
149   - `non_slash_or_star` is `non_null` restricted to exclude `U+002F` (`/`) and `U+002A` (`*`)
150   - `non_single_quote` is `non_null` restricted to exclude `U+0027`  (`'`)
151   - `non_double_quote` is `non_null` restricted to exclude `U+0022` (`"`)
152
153 ## Comments
154
155 ~~~~ {.ebnf .gram}
156 comment : block_comment | line_comment ;
157 block_comment : "/*" block_comment_body * '*' + '/' ;
158 block_comment_body : [block_comment | character] * ;
159 line_comment : "//" non_eol * ;
160 ~~~~
161
162 Comments in Rust code follow the general C++ style of line and block-comment forms.
163 Nested block comments are supported.
164
165 Line comments beginning with exactly _three_ slashes (`///`), and block
166 comments beginning with exactly one repeated asterisk in the block-open
167 sequence (`/**`), are interpreted as a special syntax for `doc`
168 [attributes](#attributes).  That is, they are equivalent to writing
169 `#[doc="..."]` around the body of the comment (this includes the comment
170 characters themselves, ie `/// Foo` turns into `#[doc="/// Foo"]`).
171
172 `//!` comments apply to the parent of the comment, rather than the item that
173 follows. `//!` comments are usually used to display information on the crate
174 index page.
175
176 Non-doc comments are interpreted as a form of whitespace.
177
178 ## Whitespace
179
180 ~~~~ {.ebnf .gram}
181 whitespace_char : '\x20' | '\x09' | '\x0a' | '\x0d' ;
182 whitespace : [ whitespace_char | comment ] + ;
183 ~~~~
184
185 The `whitespace_char` production is any nonempty Unicode string consisting of any
186 of the following Unicode characters: `U+0020` (space, `' '`), `U+0009` (tab,
187 `'\t'`), `U+000A` (LF, `'\n'`), `U+000D` (CR, `'\r'`).
188
189 Rust is a "free-form" language, meaning that all forms of whitespace serve
190 only to separate _tokens_ in the grammar, and have no semantic significance.
191
192 A Rust program has identical meaning if each whitespace element is replaced
193 with any other legal whitespace element, such as a single space character.
194
195 ## Tokens
196
197 ~~~~ {.ebnf .gram}
198 simple_token : keyword | unop | binop ;
199 token : simple_token | ident | literal | symbol | whitespace token ;
200 ~~~~
201
202 Tokens are primitive productions in the grammar defined by regular
203 (non-recursive) languages. "Simple" tokens are given in [string table
204 production](#string-table-productions) form, and occur in the rest of the
205 grammar as double-quoted strings. Other tokens have exact rules given.
206
207 ### Keywords
208
209 The keywords are the following strings:
210
211 ~~~~ {.text .keyword}
212 as
213 box break
214 continue crate
215 else enum extern
216 false fn for
217 if impl in
218 let loop
219 match mod mut
220 priv proc pub
221 ref return
222 self static struct super
223 true trait type
224 unsafe use
225 while
226 ~~~~
227
228 Each of these keywords has special meaning in its grammar,
229 and all of them are excluded from the `ident` rule.
230
231 ### Literals
232
233 A literal is an expression consisting of a single token, rather than a
234 sequence of tokens, that immediately and directly denotes the value it
235 evaluates to, rather than referring to it by name or some other evaluation
236 rule. A literal is a form of constant expression, so is evaluated (primarily)
237 at compile time.
238
239 ~~~~ {.ebnf .gram}
240 literal : string_lit | char_lit | byte_string_lit | byte_lit | num_lit ;
241 ~~~~
242
243 #### Character and string literals
244
245 ~~~~ {.ebnf .gram}
246 char_lit : '\x27' char_body '\x27' ;
247 string_lit : '"' string_body * '"' | 'r' raw_string ;
248
249 char_body : non_single_quote
250           | '\x5c' [ '\x27' | common_escape | unicode_escape ] ;
251
252 string_body : non_double_quote
253             | '\x5c' [ '\x22' | common_escape | unicode_escape ] ;
254 raw_string : '"' raw_string_body '"' | '#' raw_string '#' ;
255
256 common_escape : '\x5c'
257               | 'n' | 'r' | 't' | '0'
258               | 'x' hex_digit 2
259 unicode_escape : 'u' hex_digit 4
260                | 'U' hex_digit 8 ;
261
262 hex_digit : 'a' | 'b' | 'c' | 'd' | 'e' | 'f'
263           | 'A' | 'B' | 'C' | 'D' | 'E' | 'F'
264           | dec_digit ;
265 oct_digit : '0' | '1' | '2' | '3' | '4' | '5' | '6' | '7' ;
266 dec_digit : '0' | nonzero_dec ;
267 nonzero_dec: '1' | '2' | '3' | '4'
268            | '5' | '6' | '7' | '8' | '9' ;
269 ~~~~
270
271 A _character literal_ is a single Unicode character enclosed within two
272 `U+0027` (single-quote) characters, with the exception of `U+0027` itself,
273 which must be _escaped_ by a preceding U+005C character (`\`).
274
275 A _string literal_ is a sequence of any Unicode characters enclosed within
276 two `U+0022` (double-quote) characters, with the exception of `U+0022`
277 itself, which must be _escaped_ by a preceding `U+005C` character (`\`),
278 or a _raw string literal_.
279
280 Some additional _escapes_ are available in either character or non-raw string
281 literals. An escape starts with a `U+005C` (`\`) and continues with one of
282 the following forms:
283
284   * An _8-bit codepoint escape_ escape starts with `U+0078` (`x`) and is
285     followed by exactly two _hex digits_. It denotes the Unicode codepoint
286     equal to the provided hex value.
287   * A _16-bit codepoint escape_ starts with `U+0075` (`u`) and is followed
288     by exactly four _hex digits_. It denotes the Unicode codepoint equal to
289     the provided hex value.
290   * A _32-bit codepoint escape_ starts with `U+0055` (`U`) and is followed
291     by exactly eight _hex digits_. It denotes the Unicode codepoint equal to
292     the provided hex value.
293   * A _whitespace escape_ is one of the characters `U+006E` (`n`), `U+0072`
294     (`r`), or `U+0074` (`t`), denoting the unicode values `U+000A` (LF),
295     `U+000D` (CR) or `U+0009` (HT) respectively.
296   * The _backslash escape_ is the character `U+005C` (`\`) which must be
297     escaped in order to denote *itself*.
298
299 Raw string literals do not process any escapes. They start with the character
300 `U+0072` (`r`), followed by zero or more of the character `U+0023` (`#`) and a
301 `U+0022` (double-quote) character. The _raw string body_ is not defined in the
302 EBNF grammar above: it can contain any sequence of Unicode characters and is
303 terminated only by another `U+0022` (double-quote) character, followed by the
304 same number of `U+0023` (`#`) characters that preceded the opening `U+0022`
305 (double-quote) character.
306
307 All Unicode characters contained in the raw string body represent themselves,
308 the characters `U+0022` (double-quote) (except when followed by at least as
309 many `U+0023` (`#`) characters as were used to start the raw string literal) or
310 `U+005C` (`\`) do not have any special meaning.
311
312 Examples for string literals:
313
314 ~~~~
315 "foo"; r"foo";                     // foo
316 "\"foo\""; r#""foo""#;             // "foo"
317
318 "foo #\"# bar";
319 r##"foo #"# bar"##;                // foo #"# bar
320
321 "\x52"; "R"; r"R";                 // R
322 "\\x52"; r"\x52";                  // \x52
323 ~~~~
324
325 #### Byte and byte string literals
326
327 ~~~~ {.ebnf .gram}
328 byte_lit : 'b' '\x27' byte_body '\x27' ;
329 byte_string_lit : 'b' '"' string_body * '"' | 'b' 'r' raw_byte_string ;
330
331 byte_body : ascii_non_single_quote
332           | '\x5c' [ '\x27' | common_escape ] ;
333
334 byte_string_body : ascii_non_double_quote
335             | '\x5c' [ '\x22' | common_escape ] ;
336 raw_byte_string : '"' raw_byte_string_body '"' | '#' raw_byte_string '#' ;
337
338 ~~~~
339
340 A _byte literal_ is a single ASCII character (in the `U+0000` to `U+007F` range)
341 enclosed within two `U+0027` (single-quote) characters,
342 with the exception of `U+0027` itself,
343 which must be _escaped_ by a preceding U+005C character (`\`),
344 or a single _escape_.
345 It is equivalent to a `u8` unsigned 8-bit integer _number literal_.
346
347 A _byte string literal_ is a sequence of ASCII characters and _escapes_
348 enclosed within two `U+0022` (double-quote) characters,
349 with the exception of `U+0022` itself,
350 which must be _escaped_ by a preceding `U+005C` character (`\`),
351 or a _raw byte string literal_.
352 It is equivalent to a `&'static [u8]` borrowed array of unsigned 8-bit integers.
353
354 Some additional _escapes_ are available in either byte or non-raw byte string
355 literals. An escape starts with a `U+005C` (`\`) and continues with one of
356 the following forms:
357
358   * An _byte escape_ escape starts with `U+0078` (`x`) and is
359     followed by exactly two _hex digits_. It denotes the byte
360     equal to the provided hex value.
361   * A _whitespace escape_ is one of the characters `U+006E` (`n`), `U+0072`
362     (`r`), or `U+0074` (`t`), denoting the bytes values `0x0A` (ASCII LF),
363     `0x0D` (ASCII CR) or `0x09` (ASCII HT) respectively.
364   * The _backslash escape_ is the character `U+005C` (`\`) which must be
365     escaped in order to denote its ASCII encoding `0x5C`.
366
367 Raw byte string literals do not process any escapes.
368 They start with the character `U+0072` (`r`),
369 followed by `U+0062` (`b`),
370 followed by zero or more of the character `U+0023` (`#`),
371 and a `U+0022` (double-quote) character.
372 The _raw string body_ is not defined in the EBNF grammar above:
373 it can contain any sequence of ASCII characters and is
374 terminated only by another `U+0022` (double-quote) character, followed by the
375 same number of `U+0023` (`#`) characters that preceded the opening `U+0022`
376 (double-quote) character.
377 A raw byte string literal can not contain any non-ASCII byte.
378
379 All characters contained in the raw string body represent their ASCII encoding,
380 the characters `U+0022` (double-quote) (except when followed by at least as
381 many `U+0023` (`#`) characters as were used to start the raw string literal) or
382 `U+005C` (`\`) do not have any special meaning.
383
384 Examples for byte string literals:
385
386 ~~~~
387 b"foo"; br"foo";                     // foo
388 b"\"foo\""; br#""foo""#;             // "foo"
389
390 b"foo #\"# bar";
391 br##"foo #"# bar"##;                 // foo #"# bar
392
393 b"\x52"; b"R"; br"R";                // R
394 b"\\x52"; br"\x52";                  // \x52
395 ~~~~
396
397 #### Number literals
398
399 ~~~~ {.ebnf .gram}
400 num_lit : nonzero_dec [ dec_digit | '_' ] * num_suffix ?
401         | '0' [       [ dec_digit | '_' ] * num_suffix ?
402               | 'b'   [ '1' | '0' | '_' ] + int_suffix ?
403               | 'o'   [ oct_digit | '_' ] + int_suffix ?
404               | 'x'   [ hex_digit | '_' ] + int_suffix ? ] ;
405
406 num_suffix : int_suffix | float_suffix ;
407
408 int_suffix : 'u' int_suffix_size ?
409            | 'i' int_suffix_size ? ;
410 int_suffix_size : [ '8' | '1' '6' | '3' '2' | '6' '4' ] ;
411
412 float_suffix : [ exponent | '.' dec_lit exponent ? ] ? float_suffix_ty ? ;
413 float_suffix_ty : 'f' [ '3' '2' | '6' '4' ] ;
414 exponent : ['E' | 'e'] ['-' | '+' ] ? dec_lit ;
415 dec_lit : [ dec_digit | '_' ] + ;
416 ~~~~
417
418 A _number literal_ is either an _integer literal_ or a _floating-point
419 literal_. The grammar for recognizing the two kinds of literals is mixed,
420 as they are differentiated by suffixes.
421
422 ##### Integer literals
423
424 An _integer literal_ has one of four forms:
425
426   * A _decimal literal_ starts with a *decimal digit* and continues with any
427     mixture of *decimal digits* and _underscores_.
428   * A _hex literal_ starts with the character sequence `U+0030` `U+0078`
429     (`0x`) and continues as any mixture hex digits and underscores.
430   * An _octal literal_ starts with the character sequence `U+0030` `U+006F`
431     (`0o`) and continues as any mixture octal digits and underscores.
432   * A _binary literal_ starts with the character sequence `U+0030` `U+0062`
433     (`0b`) and continues as any mixture binary digits and underscores.
434
435 An integer literal may be followed (immediately, without any spaces) by an
436 _integer suffix_, which changes the type of the literal. There are two kinds
437 of integer literal suffix:
438
439   * The `i` and `u` suffixes give the literal type `int` or `uint`,
440     respectively.
441   * Each of the signed and unsigned machine types `u8`, `i8`,
442     `u16`, `i16`, `u32`, `i32`, `u64` and `i64`
443     give the literal the corresponding machine type.
444
445 The type of an _unsuffixed_ integer literal is determined by type inference.
446 If an integer type can be _uniquely_ determined from the surrounding program
447 context, the unsuffixed integer literal has that type.  If the program context
448 underconstrains the type, it is considered a static type error;
449 if the program context overconstrains the type,
450 it is also considered a static type error.
451
452 Examples of integer literals of various forms:
453
454 ~~~~
455 123i;                              // type int
456 123u;                              // type uint
457 123_u;                             // type uint
458 0xff_u8;                           // type u8
459 0o70_i16;                          // type i16
460 0b1111_1111_1001_0000_i32;         // type i32
461 ~~~~
462
463 ##### Floating-point literals
464
465 A _floating-point literal_ has one of two forms:
466
467 * Two _decimal literals_ separated by a period
468   character `U+002E` (`.`), with an optional _exponent_ trailing after the
469   second decimal literal.
470 * A single _decimal literal_ followed by an _exponent_.
471
472 By default, a floating-point literal has a generic type,
473 and, like integer literals, the type must be uniquely determined
474 from the context.
475 A floating-point literal may be followed (immediately, without any
476 spaces) by a _floating-point suffix_, which changes the type of the literal.
477 There are two floating-point suffixes: `f32`, and `f64` (the 32-bit and 64-bit
478 floating point types).
479
480 Examples of floating-point literals of various forms:
481
482 ~~~~
483 123.0f64;                          // type f64
484 0.1f64;                            // type f64
485 0.1f32;                            // type f32
486 12E+99_f64;                        // type f64
487 ~~~~
488
489 ##### Unit and boolean literals
490
491 The _unit value_, the only value of the type that has the same name, is written as `()`.
492 The two values of the boolean type are written `true` and `false`.
493
494 ### Symbols
495
496 ~~~~ {.ebnf .gram}
497 symbol : "::" "->"
498        | '#' | '[' | ']' | '(' | ')' | '{' | '}'
499        | ',' | ';' ;
500 ~~~~
501
502 Symbols are a general class of printable [token](#tokens) that play structural
503 roles in a variety of grammar productions. They are catalogued here for
504 completeness as the set of remaining miscellaneous printable tokens that do not
505 otherwise appear as [unary operators](#unary-operator-expressions), [binary
506 operators](#binary-operator-expressions), or [keywords](#keywords).
507
508
509 ## Paths
510
511 ~~~~ {.ebnf .gram}
512 expr_path : [ "::" ] ident [ "::" expr_path_tail ] + ;
513 expr_path_tail : '<' type_expr [ ',' type_expr ] + '>'
514                | expr_path ;
515
516 type_path : ident [ type_path_tail ] + ;
517 type_path_tail : '<' type_expr [ ',' type_expr ] + '>'
518                | "::" type_path ;
519 ~~~~
520
521 A _path_ is a sequence of one or more path components _logically_ separated by
522 a namespace qualifier (`::`). If a path consists of only one component, it may
523 refer to either an [item](#items) or a [slot](#memory-slots) in a local
524 control scope. If a path has multiple components, it refers to an item.
525
526 Every item has a _canonical path_ within its crate, but the path naming an
527 item is only meaningful within a given crate. There is no global namespace
528 across crates; an item's canonical path merely identifies it within the crate.
529
530 Two examples of simple paths consisting of only identifier components:
531
532 ~~~~ {.ignore}
533 x;
534 x::y::z;
535 ~~~~
536
537 Path components are usually [identifiers](#identifiers), but the trailing
538 component of a path may be an angle-bracket-enclosed list of type
539 arguments. In [expression](#expressions) context, the type argument list is
540 given after a final (`::`) namespace qualifier in order to disambiguate it
541 from a relational expression involving the less-than symbol (`<`). In type
542 expression context, the final namespace qualifier is omitted.
543
544 Two examples of paths with type arguments:
545
546 ~~~~
547 # struct HashMap<K, V>;
548 # fn f() {
549 # fn id<T>(t: T) -> T { t }
550 type T = HashMap<int,String>;  // Type arguments used in a type expression
551 let x = id::<int>(10);       // Type arguments used in a call expression
552 # }
553 ~~~~
554
555 Paths can be denoted with various leading qualifiers to change the meaning of
556 how it is resolved:
557
558 * Paths starting with `::` are considered to be global paths where the
559   components of the path start being resolved from the crate root. Each
560   identifier in the path must resolve to an item.
561
562   ```rust
563   mod a {
564       pub fn foo() {}
565   }
566   mod b {
567       pub fn foo() {
568           ::a::foo(); // call a's foo function
569       }
570   }
571   # fn main() {}
572   ```
573
574 * Paths starting with the keyword `super` begin resolution relative to the
575   parent module. Each further identifier must resolve to an item
576
577   ```rust
578   mod a {
579       pub fn foo() {}
580   }
581   mod b {
582       pub fn foo() {
583           super::a::foo(); // call a's foo function
584       }
585   }
586   # fn main() {}
587   ```
588
589 * Paths starting with the keyword `self` begin resolution relative to the
590   current module. Each further identifier must resolve to an item.
591
592   ```rust
593   fn foo() {}
594   fn bar() {
595       self::foo();
596   }
597   # fn main() {}
598   ```
599
600 # Syntax extensions
601
602 A number of minor features of Rust are not central enough to have their own
603 syntax, and yet are not implementable as functions. Instead, they are given
604 names, and invoked through a consistent syntax: `name!(...)`. Examples
605 include:
606
607 * `format!` : format data into a string
608 * `env!` : look up an environment variable's value at compile time
609 * `file!`: return the path to the file being compiled
610 * `stringify!` : pretty-print the Rust expression given as an argument
611 * `include!` : include the Rust expression in the given file
612 * `include_str!` : include the contents of the given file as a string
613 * `include_bin!` : include the contents of the given file as a binary blob
614 * `error!`, `warn!`, `info!`, `debug!` : provide diagnostic information.
615
616 All of the above extensions are expressions with values.
617
618 ## Macros
619
620 ~~~~ {.ebnf .gram}
621 expr_macro_rules : "macro_rules" '!' ident '(' macro_rule * ')' ;
622 macro_rule : '(' matcher * ')' "=>" '(' transcriber * ')' ';' ;
623 matcher : '(' matcher * ')' | '[' matcher * ']'
624         | '{' matcher * '}' | '$' ident ':' ident
625         | '$' '(' matcher * ')' sep_token? [ '*' | '+' ]
626         | non_special_token ;
627 transcriber : '(' transcriber * ')' | '[' transcriber * ']'
628             | '{' transcriber * '}' | '$' ident
629             | '$' '(' transcriber * ')' sep_token? [ '*' | '+' ]
630             | non_special_token ;
631 ~~~~
632
633 User-defined syntax extensions are called "macros",
634 and the `macro_rules` syntax extension defines them.
635 Currently, user-defined macros can expand to expressions, statements, or items.
636
637 (A `sep_token` is any token other than `*` and `+`.
638 A `non_special_token` is any token other than a delimiter or `$`.)
639
640 The macro expander looks up macro invocations by name,
641 and tries each macro rule in turn.
642 It transcribes the first successful match.
643 Matching and transcription are closely related to each other,
644 and we will describe them together.
645
646 ### Macro By Example
647
648 The macro expander matches and transcribes every token that does not begin with a `$` literally, including delimiters.
649 For parsing reasons, delimiters must be balanced, but they are otherwise not special.
650
651 In the matcher, `$` _name_ `:` _designator_ matches the nonterminal in the
652 Rust syntax named by _designator_. Valid designators are `item`, `block`,
653 `stmt`, `pat`, `expr`, `ty` (type), `ident`, `path`, `matchers` (lhs of the `=>` in macro rules),
654 `tt` (rhs of the `=>` in macro rules). In the transcriber, the designator is already known, and so only
655 the name of a matched nonterminal comes after the dollar sign.
656
657 In both the matcher and transcriber, the Kleene star-like operator indicates repetition.
658 The Kleene star operator consists of `$` and parens, optionally followed by a separator token, followed by `*` or `+`.
659 `*` means zero or more repetitions, `+` means at least one repetition.
660 The parens are not matched or transcribed.
661 On the matcher side, a name is bound to _all_ of the names it
662 matches, in a structure that mimics the structure of the repetition
663 encountered on a successful match. The job of the transcriber is to sort that
664 structure out.
665
666 The rules for transcription of these repetitions are called "Macro By Example".
667 Essentially, one "layer" of repetition is discharged at a time, and all of
668 them must be discharged by the time a name is transcribed. Therefore,
669 `( $( $i:ident ),* ) => ( $i )` is an invalid macro, but
670 `( $( $i:ident ),* ) => ( $( $i:ident ),*  )` is acceptable (if trivial).
671
672 When Macro By Example encounters a repetition, it examines all of the `$`
673 _name_ s that occur in its body. At the "current layer", they all must repeat
674 the same number of times, so
675 ` ( $( $i:ident ),* ; $( $j:ident ),* ) => ( $( ($i,$j) ),* )` is valid if
676 given the argument `(a,b,c ; d,e,f)`, but not `(a,b,c ; d,e)`. The repetition
677 walks through the choices at that layer in lockstep, so the former input
678 transcribes to `( (a,d), (b,e), (c,f) )`.
679
680 Nested repetitions are allowed.
681
682 ### Parsing limitations
683
684 The parser used by the macro system is reasonably powerful, but the parsing of
685 Rust syntax is restricted in two ways:
686
687 1. The parser will always parse as much as possible. If it attempts to match
688 `$i:expr [ , ]` against `8 [ , ]`, it will attempt to parse `i` as an array
689 index operation and fail. Adding a separator can solve this problem.
690 2. The parser must have eliminated all ambiguity by the time it reaches a `$` _name_ `:` _designator_.
691 This requirement most often affects name-designator pairs when they occur at the beginning of, or immediately after, a `$(...)*`; requiring a distinctive token in front can solve the problem.
692
693 ## Syntax extensions useful for the macro author
694
695 * `log_syntax!` : print out the arguments at compile time
696 * `trace_macros!` : supply `true` or `false` to enable or disable macro expansion logging
697 * `stringify!` : turn the identifier argument into a string literal
698 * `concat!` : concatenates a comma-separated list of literals
699 * `concat_idents!` : create a new identifier by concatenating the arguments
700
701 # Crates and source files
702
703 Rust is a *compiled* language.
704 Its semantics obey a *phase distinction* between compile-time and run-time.
705 Those semantic rules that have a *static interpretation* govern the success or failure of compilation.
706 We refer to these rules as "static semantics".
707 Semantic rules called "dynamic semantics" govern the behavior of programs at run-time.
708 A program that fails to compile due to violation of a compile-time rule has no defined dynamic semantics; the compiler should halt with an error report, and produce no executable artifact.
709
710 The compilation model centres on artifacts called _crates_.
711 Each compilation processes a single crate in source form, and if successful,
712 produces a single crate in binary form: either an executable or a
713 library.[^cratesourcefile]
714
715 [^cratesourcefile]: A crate is somewhat analogous to an *assembly* in the
716     ECMA-335 CLI model, a *library* in the SML/NJ Compilation Manager, a *unit*
717     in the Owens and Flatt module system, or a *configuration* in Mesa.
718
719 A _crate_ is a unit of compilation and linking, as well as versioning, distribution and runtime loading.
720 A crate contains a _tree_ of nested [module](#modules) scopes.
721 The top level of this tree is a module that is anonymous (from the point of view of paths within the module) and any item within a crate has a canonical [module path](#paths) denoting its location within the crate's module tree.
722
723 The Rust compiler is always invoked with a single source file as input, and always produces a single output crate.
724 The processing of that source file may result in other source files being loaded as modules.
725 Source files have the extension `.rs`.
726
727 A Rust source file describes a module, the name and
728 location of which &mdash; in the module tree of the current crate &mdash; are defined
729 from outside the source file: either by an explicit `mod_item` in
730 a referencing source file, or by the name of the crate itself.
731
732 Each source file contains a sequence of zero or more `item` definitions,
733 and may optionally begin with any number of `attributes` that apply to the containing module.
734 Attributes on the anonymous crate module define important metadata that influences
735 the behavior of the compiler.
736
737 ~~~~ {.rust}
738 # #![allow(unused_attribute)]
739 // Crate ID
740 #![crate_id = "projx#2.5"]
741
742 // Additional metadata attributes
743 #![desc = "Project X"]
744 #![license = "BSD"]
745 #![comment = "This is a comment on Project X."]
746
747 // Specify the output type
748 #![crate_type = "lib"]
749
750 // Turn on a warning
751 #![warn(non_camel_case_types)]
752 ~~~~
753
754 A crate that contains a `main` function can be compiled to an executable.
755 If a `main` function is present, its return type must be [`unit`](#primitive-types) and it must take no arguments.
756
757 # Items and attributes
758
759 Crates contain [items](#items),
760 each of which may have some number of [attributes](#attributes) attached to it.
761
762 ## Items
763
764 ~~~~ {.ebnf .gram}
765 item : mod_item | fn_item | type_item | struct_item | enum_item
766      | static_item | trait_item | impl_item | extern_block ;
767 ~~~~
768
769 An _item_ is a component of a crate; some module items can be defined in crate
770 files, but most are defined in source files. Items are organized within a
771 crate by a nested set of [modules](#modules). Every crate has a single
772 "outermost" anonymous module; all further items within the crate have
773 [paths](#paths) within the module tree of the crate.
774
775 Items are entirely determined at compile-time, generally remain fixed during
776 execution, and may reside in read-only memory.
777
778 There are several kinds of item:
779
780   * [modules](#modules)
781   * [functions](#functions)
782   * [type definitions](#type-definitions)
783   * [structures](#structures)
784   * [enumerations](#enumerations)
785   * [static items](#static-items)
786   * [traits](#traits)
787   * [implementations](#implementations)
788
789 Some items form an implicit scope for the declaration of sub-items. In other
790 words, within a function or module, declarations of items can (in many cases)
791 be mixed with the statements, control blocks, and similar artifacts that
792 otherwise compose the item body. The meaning of these scoped items is the same
793 as if the item was declared outside the scope &mdash; it is still a static item &mdash;
794 except that the item's *path name* within the module namespace is qualified by
795 the name of the enclosing item, or is private to the enclosing item (in the
796 case of functions).
797 The grammar specifies the exact locations in which sub-item declarations may appear.
798
799 ### Type Parameters
800
801 All items except modules may be *parameterized* by type. Type parameters are
802 given as a comma-separated list of identifiers enclosed in angle brackets
803 (`<...>`), after the name of the item and before its definition.
804 The type parameters of an item are considered "part of the name", not part of the type of the item.
805 A referencing [path](#paths) must (in principle) provide type arguments as a list of comma-separated types enclosed within angle brackets, in order to refer to the type-parameterized item.
806 In practice, the type-inference system can usually infer such argument types from context.
807 There are no general type-parametric types, only type-parametric items.
808 That is, Rust has no notion of type abstraction: there are no first-class "forall" types.
809
810 ### Modules
811
812 ~~~~ {.ebnf .gram}
813 mod_item : "mod" ident ( ';' | '{' mod '}' );
814 mod : [ view_item | item ] * ;
815 ~~~~
816
817 A module is a container for zero or more [view items](#view-items) and zero or
818 more [items](#items). The view items manage the visibility of the items
819 defined within the module, as well as the visibility of names from outside the
820 module when referenced from inside the module.
821
822 A _module item_ is a module, surrounded in braces, named, and prefixed with
823 the keyword `mod`. A module item introduces a new, named module into the tree
824 of modules making up a crate. Modules can nest arbitrarily.
825
826 An example of a module:
827
828 ~~~~
829 mod math {
830     type Complex = (f64, f64);
831     fn sin(f: f64) -> f64 {
832         /* ... */
833 # fail!();
834     }
835     fn cos(f: f64) -> f64 {
836         /* ... */
837 # fail!();
838     }
839     fn tan(f: f64) -> f64 {
840         /* ... */
841 # fail!();
842     }
843 }
844 ~~~~
845
846 Modules and types share the same namespace.
847 Declaring a named type that has the same name as a module in scope is forbidden:
848 that is, a type definition, trait, struct, enumeration, or type parameter
849 can't shadow the name of a module in scope, or vice versa.
850
851 A module without a body is loaded from an external file, by default with the same
852 name as the module, plus the `.rs` extension.
853 When a nested submodule is loaded from an external file,
854 it is loaded from a subdirectory path that mirrors the module hierarchy.
855
856 ~~~~ {.ignore}
857 // Load the `vec` module from `vec.rs`
858 mod vec;
859
860 mod task {
861     // Load the `local_data` module from `task/local_data.rs`
862     mod local_data;
863 }
864 ~~~~
865
866 The directories and files used for loading external file modules can be influenced
867 with the `path` attribute.
868
869 ~~~~ {.ignore}
870 #[path = "task_files"]
871 mod task {
872     // Load the `local_data` module from `task_files/tls.rs`
873     #[path = "tls.rs"]
874     mod local_data;
875 }
876 ~~~~
877
878 #### View items
879
880 ~~~~ {.ebnf .gram}
881 view_item : extern_crate_decl | use_decl ;
882 ~~~~
883
884 A view item manages the namespace of a module.
885 View items do not define new items, but rather, simply change other items' visibility.
886 There are several kinds of view item:
887
888  * [`extern crate` declarations](#extern-crate-declarations)
889  * [`use` declarations](#use-declarations)
890
891 ##### Extern crate declarations
892
893 ~~~~ {.ebnf .gram}
894 extern_crate_decl : "extern" "crate" crate_name
895 crate_name: ident | ( string_lit as ident )
896 ~~~~
897
898 An _`extern crate` declaration_ specifies a dependency on an external crate.
899 The external crate is then bound into the declaring scope as the `ident` provided
900 in the `extern_crate_decl`.
901
902 The external crate is resolved to a specific `soname` at compile time, and a
903 runtime linkage requirement to that `soname` is passed to the linker for
904 loading at runtime.  The `soname` is resolved at compile time by scanning the
905 compiler's library path and matching the optional `crateid` provided as a string literal
906 against the `crateid` attributes that were declared on the external crate when
907 it was compiled.  If no `crateid` is provided, a default `name` attribute is
908 assumed, equal to the `ident` given in the `extern_crate_decl`.
909
910 Four examples of `extern crate` declarations:
911
912 ~~~~ {.ignore}
913 extern crate pcre;
914
915 extern crate std; // equivalent to: extern crate std as std;
916
917 extern crate "std" as ruststd; // linking to 'std' under another name
918 ~~~~
919
920 ##### Use declarations
921
922 ~~~~ {.ebnf .gram}
923 use_decl : "pub" ? "use" [ path "as" ident
924                           | path_glob ] ;
925
926 path_glob : ident [ "::" [ path_glob
927                           | '*' ] ] ?
928           | '{' path_item [ ',' path_item ] * '}' ;
929
930 path_item : ident | "mod" ;
931 ~~~~
932
933 A _use declaration_ creates one or more local name bindings synonymous
934 with some other [path](#paths).
935 Usually a `use` declaration is used to shorten the path required to refer to a
936 module item. These declarations may appear at the top of [modules](#modules) and
937 [blocks](#blocks).
938
939 > **Note**: Unlike in many languages,
940 > `use` declarations in Rust do *not* declare linkage dependency with external crates.
941 > Rather, [`extern crate` declarations](#extern-crate-declarations) declare linkage dependencies.
942
943 Use declarations support a number of convenient shortcuts:
944
945   * Rebinding the target name as a new local name, using the syntax `use p::q::r as x;`.
946   * Simultaneously binding a list of paths differing only in their final element,
947     using the glob-like brace syntax `use a::b::{c,d,e,f};`
948   * Binding all paths matching a given prefix, using the asterisk wildcard syntax `use a::b::*;`
949   * Simultaneously binding a list of paths differing only in their final element
950     and their immediate parent module, using the `mod` keyword, such as `use a::b::{mod, c, d};`
951
952 An example of `use` declarations:
953
954 ~~~~
955 use std::iter::range_step;
956 use std::option::{Some, None};
957 use std::collections::hashmap::{mod, HashMap};
958
959 # fn foo<T>(_: T){}
960 # fn bar(map: HashMap<String, uint>, set: hashmap::HashSet<String>){}
961
962 fn main() {
963     // Equivalent to 'std::iter::range_step(0u, 10u, 2u);'
964     range_step(0u, 10u, 2u);
965
966     // Equivalent to 'foo(vec![std::option::Some(1.0f64),
967     // std::option::None]);'
968     foo(vec![Some(1.0f64), None]);
969
970     // Both `hash` and `HashMap` are in scope.
971     let map = HashMap::new();
972     let set = hashmap::HashSet::new();
973     bar(map, set);
974 }
975 ~~~~
976
977 Like items, `use` declarations are private to the containing module, by default.
978 Also like items, a `use` declaration can be public, if qualified by the `pub` keyword.
979 Such a `use` declaration serves to _re-export_ a name.
980 A public `use` declaration can therefore _redirect_ some public name to a different target definition:
981 even a definition with a private canonical path, inside a different module.
982 If a sequence of such redirections form a cycle or cannot be resolved unambiguously,
983 they represent a compile-time error.
984
985 An example of re-exporting:
986
987 ~~~~
988 # fn main() { }
989 mod quux {
990     pub use quux::foo::{bar, baz};
991
992     pub mod foo {
993         pub fn bar() { }
994         pub fn baz() { }
995     }
996 }
997 ~~~~
998
999 In this example, the module `quux` re-exports two public names defined in `foo`.
1000
1001 Also note that the paths contained in `use` items are relative to the crate root.
1002 So, in the previous example, the `use` refers to `quux::foo::{bar, baz}`, and not simply to `foo::{bar, baz}`.
1003 This also means that top-level module declarations should be at the crate root if direct usage
1004 of the declared modules within `use` items is desired.  It is also possible to use `self` and `super`
1005 at the beginning of a `use` item to refer to the current and direct parent modules respectively.
1006 All rules regarding accessing declared modules in `use` declarations applies to both module declarations
1007 and `extern crate` declarations.
1008
1009 An example of what will and will not work for `use` items:
1010
1011 ~~~~
1012 # #![allow(unused_imports)]
1013 use foo::native::start;  // good: foo is at the root of the crate
1014 use foo::baz::foobaz;    // good: foo is at the root of the crate
1015
1016 mod foo {
1017     extern crate native;
1018
1019     use foo::native::start; // good: foo is at crate root
1020 //  use native::start;      // bad:  native is not at the crate root
1021     use self::baz::foobaz;  // good: self refers to module 'foo'
1022     use foo::bar::foobar;   // good: foo is at crate root
1023
1024     pub mod bar {
1025         pub fn foobar() { }
1026     }
1027
1028     pub mod baz {
1029         use super::bar::foobar; // good: super refers to module 'foo'
1030         pub fn foobaz() { }
1031     }
1032 }
1033
1034 fn main() {}
1035 ~~~~
1036
1037 ### Functions
1038
1039 A _function item_ defines a sequence of [statements](#statements) and an optional final [expression](#expressions), along with a name and a set of parameters.
1040 Functions are declared with the keyword `fn`.
1041 Functions declare a set of *input* [*slots*](#memory-slots) as parameters, through which the caller passes arguments into the function, and an *output* [*slot*](#memory-slots) through which the function passes results back to the caller.
1042
1043 A function may also be copied into a first class *value*, in which case the
1044 value has the corresponding [*function type*](#function-types), and can be
1045 used otherwise exactly as a function item (with a minor additional cost of
1046 calling the function indirectly).
1047
1048 Every control path in a function logically ends with a `return` expression or a
1049 diverging expression. If the outermost block of a function has a
1050 value-producing expression in its final-expression position, that expression
1051 is interpreted as an implicit `return` expression applied to the
1052 final-expression.
1053
1054 An example of a function:
1055
1056 ~~~~
1057 fn add(x: int, y: int) -> int {
1058     return x + y;
1059 }
1060 ~~~~
1061
1062 As with `let` bindings, function arguments are irrefutable patterns,
1063 so any pattern that is valid in a let binding is also valid as an argument.
1064
1065 ~~~~
1066 fn first((value, _): (int, int)) -> int { value }
1067 ~~~~
1068
1069
1070 #### Generic functions
1071
1072 A _generic function_ allows one or more _parameterized types_ to
1073 appear in its signature. Each type parameter must be explicitly
1074 declared, in an angle-bracket-enclosed, comma-separated list following
1075 the function name.
1076
1077 ~~~~ {.ignore}
1078 fn iter<T>(seq: &[T], f: |T|) {
1079     for elt in seq.iter() { f(elt); }
1080 }
1081 fn map<T, U>(seq: &[T], f: |T| -> U) -> Vec<U> {
1082     let mut acc = vec![];
1083     for elt in seq.iter() { acc.push(f(elt)); }
1084     acc
1085 }
1086 ~~~~
1087
1088 Inside the function signature and body, the name of the type parameter
1089 can be used as a type name.
1090
1091 When a generic function is referenced, its type is instantiated based
1092 on the context of the reference. For example, calling the `iter`
1093 function defined above on `[1, 2]` will instantiate type parameter `T`
1094 with `int`, and require the closure parameter to have type
1095 `fn(int)`.
1096
1097 The type parameters can also be explicitly supplied in a trailing
1098 [path](#paths) component after the function name. This might be necessary
1099 if there is not sufficient context to determine the type parameters. For
1100 example, `mem::size_of::<u32>() == 4`.
1101
1102 Since a parameter type is opaque to the generic function, the set of
1103 operations that can be performed on it is limited. Values of parameter
1104 type can only be moved, not copied.
1105
1106 ~~~~
1107 fn id<T>(x: T) -> T { x }
1108 ~~~~
1109
1110 Similarly, [trait](#traits) bounds can be specified for type
1111 parameters to allow methods with that trait to be called on values
1112 of that type.
1113
1114
1115 #### Unsafety
1116
1117 Unsafe operations are those that potentially violate the memory-safety guarantees of Rust's static semantics.
1118
1119 The following language level features cannot be used in the safe subset of Rust:
1120
1121   - Dereferencing a [raw pointer](#pointer-types).
1122   - Reading or writing a [mutable static variable](#mutable-statics).
1123   - Calling an unsafe function (including an intrinsic or foreign function).
1124
1125 ##### Unsafe functions
1126
1127 Unsafe functions are functions that are not safe in all contexts and/or for all possible inputs.
1128 Such a function must be prefixed with the keyword `unsafe`.
1129
1130 ##### Unsafe blocks
1131
1132 A block of code can also be prefixed with the `unsafe` keyword, to permit calling `unsafe` functions
1133 or dereferencing raw pointers within a safe function.
1134
1135 When a programmer has sufficient conviction that a sequence of potentially unsafe operations is
1136 actually safe, they can encapsulate that sequence (taken as a whole) within an `unsafe` block. The
1137 compiler will consider uses of such code safe, in the surrounding context.
1138
1139 Unsafe blocks are used to wrap foreign libraries, make direct use of hardware or implement features
1140 not directly present in the language. For example, Rust provides the language features necessary to
1141 implement memory-safe concurrency in the language but the implementation of tasks and message
1142 passing is in the standard library.
1143
1144 Rust's type system is a conservative approximation of the dynamic safety requirements, so in some
1145 cases there is a performance cost to using safe code.  For example, a doubly-linked list is not a
1146 tree structure and can only be represented with managed or reference-counted pointers in safe code.
1147 By using `unsafe` blocks to represent the reverse links as raw pointers, it can be implemented with
1148 only owned pointers.
1149
1150 ##### Behavior considered unsafe
1151
1152 This is a list of behavior which is forbidden in all Rust code. Type checking provides the guarantee
1153 that these issues are never caused by safe code. An `unsafe` block or function is responsible for
1154 never invoking this behaviour or exposing an API making it possible for it to occur in safe code.
1155
1156 * Data races
1157 * Dereferencing a null/dangling raw pointer
1158 * Mutating an immutable value/reference
1159 * Reads of [undef](http://llvm.org/docs/LangRef.html#undefined-values) (uninitialized) memory
1160 * Breaking the [pointer aliasing rules](http://llvm.org/docs/LangRef.html#pointer-aliasing-rules)
1161   with raw pointers (a subset of the rules used by C)
1162 * Invoking undefined behavior via compiler intrinsics:
1163     * Indexing outside of the bounds of an object with `std::ptr::offset` (`offset` intrinsic), with
1164       the exception of one byte past the end which is permitted.
1165     * Using `std::ptr::copy_nonoverlapping_memory` (`memcpy32`/`memcpy64` instrinsics) on
1166       overlapping buffers
1167 * Invalid values in primitive types, even in private fields/locals:
1168     * Dangling/null pointers in non-raw pointers, or slices
1169     * A value other than `false` (0) or `true` (1) in a `bool`
1170     * A discriminant in an `enum` not included in the type definition
1171     * A value in a `char` which is a surrogate or above `char::MAX`
1172     * non-UTF-8 byte sequences in a `str`
1173
1174 ##### Behaviour not considered unsafe
1175
1176 This is a list of behaviour not considered *unsafe* in Rust terms, but that may be undesired.
1177
1178 * Deadlocks
1179 * Reading data from private fields (`std::repr`, `format!("{:?}", x)`)
1180 * Leaks due to reference count cycles, even in the global heap
1181 * Exiting without calling destructors
1182 * Sending signals
1183 * Accessing/modifying the file system
1184 * Unsigned integer overflow (well-defined as wrapping)
1185 * Signed integer overflow (well-defined as two's complement representation wrapping)
1186
1187 #### Diverging functions
1188
1189 A special kind of function can be declared with a `!` character where the
1190 output slot type would normally be. For example:
1191
1192 ~~~~
1193 fn my_err(s: &str) -> ! {
1194     println!("{}", s);
1195     fail!();
1196 }
1197 ~~~~
1198
1199 We call such functions "diverging" because they never return a value to the
1200 caller. Every control path in a diverging function must end with a
1201 `fail!()` or a call to another diverging function on every
1202 control path. The `!` annotation does *not* denote a type. Rather, the result
1203 type of a diverging function is a special type called $\bot$ ("bottom") that
1204 unifies with any type. Rust has no syntax for $\bot$.
1205
1206 It might be necessary to declare a diverging function because as mentioned
1207 previously, the typechecker checks that every control path in a function ends
1208 with a [`return`](#return-expressions) or diverging expression. So, if `my_err`
1209 were declared without the `!` annotation, the following code would not
1210 typecheck:
1211
1212 ~~~~
1213 # fn my_err(s: &str) -> ! { fail!() }
1214
1215 fn f(i: int) -> int {
1216    if i == 42 {
1217      return 42;
1218    }
1219    else {
1220      my_err("Bad number!");
1221    }
1222 }
1223 ~~~~
1224
1225 This will not compile without the `!` annotation on `my_err`,
1226 since the `else` branch of the conditional in `f` does not return an `int`,
1227 as required by the signature of `f`.
1228 Adding the `!` annotation to `my_err` informs the typechecker that,
1229 should control ever enter `my_err`, no further type judgments about `f` need to hold,
1230 since control will never resume in any context that relies on those judgments.
1231 Thus the return type on `f` only needs to reflect the `if` branch of the conditional.
1232
1233
1234 #### Extern functions
1235
1236 Extern functions are part of Rust's foreign function interface,
1237 providing the opposite functionality to [external blocks](#external-blocks).
1238 Whereas external blocks allow Rust code to call foreign code,
1239 extern functions with bodies defined in Rust code _can be called by foreign
1240 code_. They are defined in the same way as any other Rust function,
1241 except that they have the `extern` modifier.
1242
1243 ~~~~
1244 // Declares an extern fn, the ABI defaults to "C"
1245 extern fn new_int() -> int { 0 }
1246
1247 // Declares an extern fn with "stdcall" ABI
1248 extern "stdcall" fn new_int_stdcall() -> int { 0 }
1249 ~~~~
1250
1251 Unlike normal functions, extern fns have an `extern "ABI" fn()`.
1252 This is the same type as the functions declared in an extern
1253 block.
1254
1255 ~~~~
1256 # extern fn new_int() -> int { 0 }
1257 let fptr: extern "C" fn() -> int = new_int;
1258 ~~~~
1259
1260 Extern functions may be called directly from Rust code as Rust uses large,
1261 contiguous stack segments like C.
1262
1263 ### Type definitions
1264
1265 A _type definition_ defines a new name for an existing [type](#types). Type
1266 definitions are declared with the keyword `type`. Every value has a single,
1267 specific type; the type-specified aspects of a value include:
1268
1269 * Whether the value is composed of sub-values or is indivisible.
1270 * Whether the value represents textual or numerical information.
1271 * Whether the value represents integral or floating-point information.
1272 * The sequence of memory operations required to access the value.
1273 * The [kind](#type-kinds) of the type.
1274
1275 For example, the type `(u8, u8)` defines the set of immutable values that are composite pairs,
1276 each containing two unsigned 8-bit integers accessed by pattern-matching and laid out in memory with the `x` component preceding the `y` component.
1277
1278 ### Structures
1279
1280 A _structure_ is a nominal [structure type](#structure-types) defined with the keyword `struct`.
1281
1282 An example of a `struct` item and its use:
1283
1284 ~~~~
1285 struct Point {x: int, y: int}
1286 let p = Point {x: 10, y: 11};
1287 let px: int = p.x;
1288 ~~~~
1289
1290 A _tuple structure_ is a nominal [tuple type](#tuple-types), also defined with the keyword `struct`.
1291 For example:
1292
1293 ~~~~
1294 struct Point(int, int);
1295 let p = Point(10, 11);
1296 let px: int = match p { Point(x, _) => x };
1297 ~~~~
1298
1299 A _unit-like struct_ is a structure without any fields, defined by leaving off the list of fields entirely.
1300 Such types will have a single value, just like the [unit value `()`](#unit-and-boolean-literals) of the unit type.
1301 For example:
1302
1303 ~~~~
1304 struct Cookie;
1305 let c = [Cookie, Cookie, Cookie, Cookie];
1306 ~~~~
1307
1308 The precise memory layout of a structure is not specified. One can specify a
1309 particular layout using the [`repr` attribute](#ffi-attributes).
1310
1311 By using the `struct_inherit` feature gate, structures may use single inheritance. A Structure may only
1312 inherit from a single other structure, called the _super-struct_. The inheriting structure (sub-struct)
1313 acts as if all fields in the super-struct were present in the sub-struct. Fields declared in a sub-struct
1314 must not have the same name as any field in any (transitive) super-struct. All fields (both declared
1315 and inherited) must be specified in any initializers. Inheritance between structures does not give
1316 subtyping or coercion. The super-struct and sub-struct must be defined in the same crate. The super-struct
1317 must be declared using the `virtual` keyword.
1318 For example:
1319
1320 ~~~~ {.ignore}
1321 virtual struct Sup { x: int }
1322 struct Sub : Sup { y: int }
1323 let s = Sub {x: 10, y: 11};
1324 let sx = s.x;
1325 ~~~~
1326
1327 ### Enumerations
1328
1329 An _enumeration_ is a simultaneous definition of a nominal [enumerated type](#enumerated-types) as well as a set of *constructors*,
1330 that can be used to create or pattern-match values of the corresponding enumerated type.
1331
1332 Enumerations are declared with the keyword `enum`.
1333
1334 An example of an `enum` item and its use:
1335
1336 ~~~~
1337 enum Animal {
1338   Dog,
1339   Cat
1340 }
1341
1342 let mut a: Animal = Dog;
1343 a = Cat;
1344 ~~~~
1345
1346 Enumeration constructors can have either named or unnamed fields:
1347
1348 ~~~~
1349 # #![feature(struct_variant)]
1350 # fn main() {
1351 enum Animal {
1352     Dog (String, f64),
1353     Cat { name: String, weight: f64 }
1354 }
1355
1356 let mut a: Animal = Dog("Cocoa".to_string(), 37.2);
1357 a = Cat { name: "Spotty".to_string(), weight: 2.7 };
1358 # }
1359 ~~~~
1360
1361 In this example, `Cat` is a _struct-like enum variant_,
1362 whereas `Dog` is simply called an enum variant.
1363
1364 ### Static items
1365
1366 ~~~~ {.ebnf .gram}
1367 static_item : "static" ident ':' type '=' expr ';' ;
1368 ~~~~
1369
1370 A *static item* is a named _constant value_ stored in the global data section of a crate.
1371 Immutable static items are stored in the read-only data section.
1372 The constant value bound to a static item is, like all constant values, evaluated at compile time.
1373 Static items have the `static` lifetime, which outlives all other lifetimes in a Rust program.
1374 Only values stored in the global data section (such as string constants
1375 and static items) can have the `static` lifetime;
1376 dynamically constructed values cannot safely be assigned the `static` lifetime.
1377 Static items are declared with the `static` keyword.
1378 A static item must have a _constant expression_ giving its definition.
1379
1380 Static items must be explicitly typed.
1381 The type may be ```bool```, ```char```, a number, or a type derived from those primitive types.
1382 The derived types are references with the `static` lifetime,
1383 fixed-size arrays, tuples, and structs.
1384
1385 ~~~~
1386 static BIT1: uint = 1 << 0;
1387 static BIT2: uint = 1 << 1;
1388
1389 static BITS: [uint, ..2] = [BIT1, BIT2];
1390 static STRING: &'static str = "bitstring";
1391
1392 struct BitsNStrings<'a> {
1393     mybits: [uint, ..2],
1394     mystring: &'a str
1395 }
1396
1397 static bits_n_strings: BitsNStrings<'static> = BitsNStrings {
1398     mybits: BITS,
1399     mystring: STRING
1400 };
1401 ~~~~
1402
1403 #### Mutable statics
1404
1405 If a static item is declared with the ```mut``` keyword, then it is allowed to
1406 be modified by the program. One of Rust's goals is to make concurrency bugs hard
1407 to run into, and this is obviously a very large source of race conditions or
1408 other bugs. For this reason, an ```unsafe``` block is required when either
1409 reading or writing a mutable static variable. Care should be taken to ensure
1410 that modifications to a mutable static are safe with respect to other tasks
1411 running in the same process.
1412
1413 Mutable statics are still very useful, however. They can be used with C
1414 libraries and can also be bound from C libraries (in an ```extern``` block).
1415
1416 ~~~~
1417 # fn atomic_add(_: &mut uint, _: uint) -> uint { 2 }
1418
1419 static mut LEVELS: uint = 0;
1420
1421 // This violates the idea of no shared state, and this doesn't internally
1422 // protect against races, so this function is `unsafe`
1423 unsafe fn bump_levels_unsafe1() -> uint {
1424     let ret = LEVELS;
1425     LEVELS += 1;
1426     return ret;
1427 }
1428
1429 // Assuming that we have an atomic_add function which returns the old value,
1430 // this function is "safe" but the meaning of the return value may not be what
1431 // callers expect, so it's still marked as `unsafe`
1432 unsafe fn bump_levels_unsafe2() -> uint {
1433     return atomic_add(&mut LEVELS, 1);
1434 }
1435 ~~~~
1436
1437 ### Traits
1438
1439 A _trait_ describes a set of method types.
1440
1441 Traits can include default implementations of methods,
1442 written in terms of some unknown [`self` type](#self-types);
1443 the `self` type may either be completely unspecified,
1444 or constrained by some other trait.
1445
1446 Traits are implemented for specific types through separate [implementations](#implementations).
1447
1448 ~~~~
1449 # type Surface = int;
1450 # type BoundingBox = int;
1451 trait Shape {
1452     fn draw(&self, Surface);
1453     fn bounding_box(&self) -> BoundingBox;
1454 }
1455 ~~~~
1456
1457 This defines a trait with two methods.
1458 All values that have [implementations](#implementations) of this trait in scope can have their `draw` and `bounding_box` methods called,
1459 using `value.bounding_box()` [syntax](#method-call-expressions).
1460
1461 Type parameters can be specified for a trait to make it generic.
1462 These appear after the trait name, using the same syntax used in [generic functions](#generic-functions).
1463
1464 ~~~~
1465 trait Seq<T> {
1466    fn len(&self) -> uint;
1467    fn elt_at(&self, n: uint) -> T;
1468    fn iter(&self, |T|);
1469 }
1470 ~~~~
1471
1472 Generic functions may use traits as _bounds_ on their type parameters.
1473 This will have two effects: only types that have the trait may instantiate the parameter,
1474 and within the generic function,
1475 the methods of the trait can be called on values that have the parameter's type.
1476 For example:
1477
1478 ~~~~
1479 # type Surface = int;
1480 # trait Shape { fn draw(&self, Surface); }
1481 fn draw_twice<T: Shape>(surface: Surface, sh: T) {
1482     sh.draw(surface);
1483     sh.draw(surface);
1484 }
1485 ~~~~
1486
1487 Traits also define an [object type](#object-types) with the same name as the trait.
1488 Values of this type are created by [casting](#type-cast-expressions) pointer values
1489 (pointing to a type for which an implementation of the given trait is in scope)
1490 to pointers to the trait name, used as a type.
1491
1492 ~~~~
1493 # trait Shape { }
1494 # impl Shape for int { }
1495 # let mycircle = 0i;
1496 let myshape: Box<Shape> = box mycircle as Box<Shape>;
1497 ~~~~
1498
1499 The resulting value is a box containing the value that was cast,
1500 along with information that identifies the methods of the implementation that was used.
1501 Values with a trait type can have [methods called](#method-call-expressions) on them,
1502 for any method in the trait,
1503 and can be used to instantiate type parameters that are bounded by the trait.
1504
1505 Trait methods may be static,
1506 which means that they lack a `self` argument.
1507 This means that they can only be called with function call syntax (`f(x)`)
1508 and not method call syntax (`obj.f()`).
1509 The way to refer to the name of a static method is to qualify it with the trait name,
1510 treating the trait name like a module.
1511 For example:
1512
1513 ~~~~
1514 trait Num {
1515     fn from_int(n: int) -> Self;
1516 }
1517 impl Num for f64 {
1518     fn from_int(n: int) -> f64 { n as f64 }
1519 }
1520 let x: f64 = Num::from_int(42);
1521 ~~~~
1522
1523 Traits may inherit from other traits. For example, in
1524
1525 ~~~~
1526 trait Shape { fn area() -> f64; }
1527 trait Circle : Shape { fn radius() -> f64; }
1528 ~~~~
1529
1530 the syntax `Circle : Shape` means that types that implement `Circle` must also have an implementation for `Shape`.
1531 Multiple supertraits are separated by `+`, `trait Circle : Shape + PartialEq { }`.
1532 In an implementation of `Circle` for a given type `T`, methods can refer to `Shape` methods,
1533 since the typechecker checks that any type with an implementation of `Circle` also has an implementation of `Shape`.
1534
1535 In type-parameterized functions,
1536 methods of the supertrait may be called on values of subtrait-bound type parameters.
1537 Referring to the previous example of `trait Circle : Shape`:
1538
1539 ~~~~
1540 # trait Shape { fn area(&self) -> f64; }
1541 # trait Circle : Shape { fn radius(&self) -> f64; }
1542 fn radius_times_area<T: Circle>(c: T) -> f64 {
1543     // `c` is both a Circle and a Shape
1544     c.radius() * c.area()
1545 }
1546 ~~~~
1547
1548 Likewise, supertrait methods may also be called on trait objects.
1549
1550 ~~~~ {.ignore}
1551 # trait Shape { fn area(&self) -> f64; }
1552 # trait Circle : Shape { fn radius(&self) -> f64; }
1553 # impl Shape for int { fn area(&self) -> f64 { 0.0 } }
1554 # impl Circle for int { fn radius(&self) -> f64 { 0.0 } }
1555 # let mycircle = 0;
1556 let mycircle = box mycircle as Box<Circle>;
1557 let nonsense = mycircle.radius() * mycircle.area();
1558 ~~~~
1559
1560 ### Implementations
1561
1562 An _implementation_ is an item that implements a [trait](#traits) for a specific type.
1563
1564 Implementations are defined with the keyword `impl`.
1565
1566 ~~~~
1567 # struct Point {x: f64, y: f64};
1568 # type Surface = int;
1569 # struct BoundingBox {x: f64, y: f64, width: f64, height: f64};
1570 # trait Shape { fn draw(&self, Surface); fn bounding_box(&self) -> BoundingBox; }
1571 # fn do_draw_circle(s: Surface, c: Circle) { }
1572 struct Circle {
1573     radius: f64,
1574     center: Point,
1575 }
1576
1577 impl Shape for Circle {
1578     fn draw(&self, s: Surface) { do_draw_circle(s, *self); }
1579     fn bounding_box(&self) -> BoundingBox {
1580         let r = self.radius;
1581         BoundingBox{x: self.center.x - r, y: self.center.y - r,
1582          width: 2.0 * r, height: 2.0 * r}
1583     }
1584 }
1585 ~~~~
1586
1587 It is possible to define an implementation without referring to a trait.
1588 The methods in such an implementation can only be used
1589 as direct calls on the values of the type that the implementation targets.
1590 In such an implementation, the trait type and `for` after `impl` are omitted.
1591 Such implementations are limited to nominal types (enums, structs),
1592 and the implementation must appear in the same module or a sub-module as the `self` type.
1593
1594 When a trait _is_ specified in an `impl`,
1595 all methods declared as part of the trait must be implemented,
1596 with matching types and type parameter counts.
1597
1598 An implementation can take type parameters,
1599 which can be different from the type parameters taken by the trait it implements.
1600 Implementation parameters are written after the `impl` keyword.
1601
1602 ~~~~
1603 # trait Seq<T> { }
1604 impl<T> Seq<T> for Vec<T> {
1605    /* ... */
1606 }
1607 impl Seq<bool> for u32 {
1608    /* Treat the integer as a sequence of bits */
1609 }
1610 ~~~~
1611
1612 ### External blocks
1613
1614 ~~~~ {.ebnf .gram}
1615 extern_block_item : "extern" '{' extern_block '}' ;
1616 extern_block : [ foreign_fn ] * ;
1617 ~~~~
1618
1619 External blocks form the basis for Rust's foreign function interface.
1620 Declarations in an external block describe symbols
1621 in external, non-Rust libraries.
1622
1623 Functions within external blocks
1624 are declared in the same way as other Rust functions,
1625 with the exception that they may not have a body
1626 and are instead terminated by a semicolon.
1627
1628 ~~~~
1629 extern crate libc;
1630 use libc::{c_char, FILE};
1631
1632 extern {
1633     fn fopen(filename: *const c_char, mode: *const c_char) -> *mut FILE;
1634 }
1635 # fn main() {}
1636 ~~~~
1637
1638 Functions within external blocks may be called by Rust code,
1639 just like functions defined in Rust.
1640 The Rust compiler automatically translates
1641 between the Rust ABI and the foreign ABI.
1642
1643 A number of [attributes](#attributes) control the behavior of external
1644 blocks.
1645
1646 By default external blocks assume that the library they are calling
1647 uses the standard C "cdecl" ABI.  Other ABIs may be specified using
1648 an `abi` string, as shown here:
1649
1650 ~~~~ {.ignore}
1651 // Interface to the Windows API
1652 extern "stdcall" { }
1653 ~~~~
1654
1655 The `link` attribute allows the name of the library to be specified. When
1656 specified the compiler will attempt to link against the native library of the
1657 specified name.
1658
1659 ~~~~ {.ignore}
1660 #[link(name = "crypto")]
1661 extern { }
1662 ~~~~
1663
1664 The type of a function declared in an extern block is `extern "abi" fn(A1,
1665 ..., An) -> R`, where `A1...An` are the declared types of its arguments and
1666 `R` is the declared return type.
1667
1668 ## Visibility and Privacy
1669
1670 These two terms are often used interchangeably, and what they are attempting to
1671 convey is the answer to the question "Can this item be used at this location?"
1672
1673 Rust's name resolution operates on a global hierarchy of namespaces. Each level
1674 in the hierarchy can be thought of as some item. The items are one of those
1675 mentioned above, but also include external crates. Declaring or defining a new
1676 module can be thought of as inserting a new tree into the hierarchy at the
1677 location of the definition.
1678
1679 To control whether interfaces can be used across modules, Rust checks each use
1680 of an item to see whether it should be allowed or not. This is where privacy
1681 warnings are generated, or otherwise "you used a private item of another module
1682 and weren't allowed to."
1683
1684 By default, everything in rust is *private*, with one exception. Enum variants
1685 in a `pub` enum are also public by default. You are allowed to alter this
1686 default visibility with the `priv` keyword. When an item is declared as `pub`,
1687 it can be thought of as being accessible to the outside world. For example:
1688
1689 ~~~~
1690 # fn main() {}
1691 // Declare a private struct
1692 struct Foo;
1693
1694 // Declare a public struct with a private field
1695 pub struct Bar {
1696     field: int
1697 }
1698
1699 // Declare a public enum with two public variants
1700 pub enum State {
1701     PubliclyAccessibleState,
1702     PubliclyAccessibleState2,
1703 }
1704 ~~~~
1705
1706 With the notion of an item being either public or private, Rust allows item
1707 accesses in two cases:
1708
1709 1. If an item is public, then it can be used externally through any of its
1710    public ancestors.
1711 2. If an item is private, it may be accessed by the current module and its
1712    descendants.
1713
1714 These two cases are surprisingly powerful for creating module hierarchies
1715 exposing public APIs while hiding internal implementation details. To help
1716 explain, here's a few use cases and what they would entail.
1717
1718 * A library developer needs to expose functionality to crates which link against
1719   their library. As a consequence of the first case, this means that anything
1720   which is usable externally must be `pub` from the root down to the destination
1721   item. Any private item in the chain will disallow external accesses.
1722
1723 * A crate needs a global available "helper module" to itself, but it doesn't
1724   want to expose the helper module as a public API. To accomplish this, the root
1725   of the crate's hierarchy would have a private module which then internally has
1726   a "public api". Because the entire crate is a descendant of the root, then the
1727   entire local crate can access this private module through the second case.
1728
1729 * When writing unit tests for a module, it's often a common idiom to have an
1730   immediate child of the module to-be-tested named `mod test`. This module could
1731   access any items of the parent module through the second case, meaning that
1732   internal implementation details could also be seamlessly tested from the child
1733   module.
1734
1735 In the second case, it mentions that a private item "can be accessed" by the
1736 current module and its descendants, but the exact meaning of accessing an item
1737 depends on what the item is. Accessing a module, for example, would mean looking
1738 inside of it (to import more items). On the other hand, accessing a function
1739 would mean that it is invoked. Additionally, path expressions and import
1740 statements are considered to access an item in the sense that the
1741 import/expression is only valid if the destination is in the current visibility
1742 scope.
1743
1744 Here's an example of a program which exemplifies the three cases outlined above.
1745
1746 ~~~~
1747 // This module is private, meaning that no external crate can access this
1748 // module. Because it is private at the root of this current crate, however, any
1749 // module in the crate may access any publicly visible item in this module.
1750 mod crate_helper_module {
1751
1752     // This function can be used by anything in the current crate
1753     pub fn crate_helper() {}
1754
1755     // This function *cannot* be used by anything else in the crate. It is not
1756     // publicly visible outside of the `crate_helper_module`, so only this
1757     // current module and its descendants may access it.
1758     fn implementation_detail() {}
1759 }
1760
1761 // This function is "public to the root" meaning that it's available to external
1762 // crates linking against this one.
1763 pub fn public_api() {}
1764
1765 // Similarly to 'public_api', this module is public so external crates may look
1766 // inside of it.
1767 pub mod submodule {
1768     use crate_helper_module;
1769
1770     pub fn my_method() {
1771         // Any item in the local crate may invoke the helper module's public
1772         // interface through a combination of the two rules above.
1773         crate_helper_module::crate_helper();
1774     }
1775
1776     // This function is hidden to any module which is not a descendant of
1777     // `submodule`
1778     fn my_implementation() {}
1779
1780     #[cfg(test)]
1781     mod test {
1782
1783         #[test]
1784         fn test_my_implementation() {
1785             // Because this module is a descendant of `submodule`, it's allowed
1786             // to access private items inside of `submodule` without a privacy
1787             // violation.
1788             super::my_implementation();
1789         }
1790     }
1791 }
1792
1793 # fn main() {}
1794 ~~~~
1795
1796 For a rust program to pass the privacy checking pass, all paths must be valid
1797 accesses given the two rules above. This includes all use statements,
1798 expressions, types, etc.
1799
1800 ### Re-exporting and Visibility
1801
1802 Rust allows publicly re-exporting items through a `pub use` directive. Because
1803 this is a public directive, this allows the item to be used in the current
1804 module through the rules above. It essentially allows public access into the
1805 re-exported item. For example, this program is valid:
1806
1807 ~~~~
1808 pub use self::implementation as api;
1809
1810 mod implementation {
1811     pub fn f() {}
1812 }
1813
1814 # fn main() {}
1815 ~~~~
1816
1817 This means that any external crate referencing `implementation::f` would receive
1818 a privacy violation, while the path `api::f` would be allowed.
1819
1820 When re-exporting a private item, it can be thought of as allowing the "privacy
1821 chain" being short-circuited through the reexport instead of passing through the
1822 namespace hierarchy as it normally would.
1823
1824 ### Glob imports and Visibility
1825
1826 Currently glob imports are considered an "experimental" language feature. For
1827 sanity purpose along with helping the implementation, glob imports will only
1828 import public items from their destination, not private items.
1829
1830 > **Note:** This is subject to change, glob exports may be removed entirely or
1831 > they could possibly import private items for a privacy error to later be
1832 > issued if the item is used.
1833
1834 ## Attributes
1835
1836 ~~~~ {.ebnf .gram}
1837 attribute : '#' '!' ? '[' meta_item ']' ;
1838 meta_item : ident [ '=' literal
1839                   | '(' meta_seq ')' ] ? ;
1840 meta_seq : meta_item [ ',' meta_seq ] ? ;
1841 ~~~~
1842
1843 Any item declaration may have an _attribute_ applied to it. Attributes in Rust
1844 are modeled on Attributes in ECMA-335, with the syntax coming from ECMA-334
1845 (C#). An attribute is a general, free-form metadatum that is interpreted
1846 according to name, convention, and language and compiler version. Attributes
1847 may appear as any of:
1848
1849 * A single identifier, the attribute name
1850 * An identifier followed by the equals sign '=' and a literal, providing a
1851   key/value pair
1852 * An identifier followed by a parenthesized list of sub-attribute arguments
1853
1854 Attributes with a bang ("!") after the hash ("#") apply to the item that the
1855 attribute is declared within. Attributes that do not have a bang after the
1856 hash apply to the item that follows the attribute.
1857
1858 An example of attributes:
1859
1860 ~~~~ {.rust}
1861 // General metadata applied to the enclosing module or crate.
1862 #![license = "BSD"]
1863
1864 // A function marked as a unit test
1865 #[test]
1866 fn test_foo() {
1867   /* ... */
1868 }
1869
1870 // A conditionally-compiled module
1871 #[cfg(target_os="linux")]
1872 mod bar {
1873   /* ... */
1874 }
1875
1876 // A lint attribute used to suppress a warning/error
1877 #[allow(non_camel_case_types)]
1878 type int8_t = i8;
1879 ~~~~
1880
1881 > **Note:** At some point in the future, the compiler will distinguish between
1882 > language-reserved and user-available attributes. Until then, there is
1883 > effectively no difference between an attribute handled by a loadable syntax
1884 > extension and the compiler.
1885
1886 ### Crate-only attributes
1887
1888 - `crate_id` - specify the this crate's crate ID.
1889 - `crate_type` - see [linkage](#linkage).
1890 - `feature` - see [compiler features](#compiler-features).
1891 - `no_builtins` - disable optimizing certain code patterns to invocations of
1892                   library functions that are assumed to exist
1893 - `no_main` - disable emitting the `main` symbol. Useful when some other
1894   object being linked to defines `main`.
1895 - `no_start` - disable linking to the `native` crate, which specifies the
1896   "start" language item.
1897 - `no_std` - disable linking to the `std` crate.
1898
1899 ### Module-only attributes
1900
1901 - `macro_escape` - macros defined in this module will be visible in the
1902   module's parent, after this module has been included.
1903 - `no_implicit_prelude` - disable injecting `use std::prelude::*` in this
1904   module.
1905 - `path` - specifies the file to load the module from. `#[path="foo.rs"] mod
1906   bar;` is equivalent to `mod bar { /* contents of foo.rs */ }`. The path is
1907   taken relative to the directory that the current module is in.
1908
1909 ### Function-only attributes
1910
1911 - `main` - indicates that this function should be passed to the entry point,
1912   rather than the function in the crate root named `main`.
1913 - `plugin_registrar` - mark this function as the registration point for
1914   compiler plugins, such as loadable syntax extensions.
1915 - `start` - indicates that this function should be used as the entry point,
1916   overriding the "start" language item.  See the "start" [language
1917   item](#language-items) for more details.
1918
1919 ### Static-only attributes
1920
1921 - `thread_local` - on a `static mut`, this signals that the value of this
1922   static may change depending on the current thread. The exact consequences of
1923   this are implementation-defined.
1924
1925 ### FFI attributes
1926
1927 On an `extern` block, the following attributes are interpreted:
1928
1929 - `link_args` - specify arguments to the linker, rather than just the library
1930   name and type. This is feature gated and the exact behavior is
1931   implementation-defined (due to variety of linker invocation syntax).
1932 - `link` - indicate that a native library should be linked to for the
1933   declarations in this block to be linked correctly. See [external
1934   blocks](#external-blocks)
1935
1936 On declarations inside an `extern` block, the following attributes are
1937 interpreted:
1938
1939 - `link_name` - the name of the symbol that this function or static should be
1940   imported as.
1941 - `linkage` - on a static, this specifies the [linkage
1942   type](http://llvm.org/docs/LangRef.html#linkage-types).
1943
1944 On `enum`s:
1945
1946 - `repr` - on C-like enums, this sets the underlying type used for
1947   representation. Takes one argument, which is the primitive
1948   type this enum should be represented for, or `C`, which specifies that it
1949   should be the default `enum` size of the C ABI for that platform. Note that
1950   enum representation in C is undefined, and this may be incorrect when the C
1951   code is compiled with certain flags.
1952
1953 On `struct`s:
1954
1955 - `repr` - specifies the representation to use for this struct. Takes a list
1956   of options. The currently accepted ones are `C` and `packed`, which may be
1957   combined. `C` will use a C ABI compatible struct layout, and `packed` will
1958   remove any padding between fields (note that this is very fragile and may
1959   break platforms which require aligned access).
1960
1961 ### Miscellaneous attributes
1962
1963 - `export_name` - on statics and functions, this determines the name of the
1964   exported symbol.
1965 - `link_section` - on statics and functions, this specifies the section of the
1966   object file that this item's contents will be placed into.
1967 - `macro_export` - export a macro for cross-crate usage.
1968 - `no_mangle` - on any item, do not apply the standard name mangling. Set the
1969   symbol for this item to its identifier.
1970 - `packed` - on structs or enums, eliminate any padding that would be used to
1971   align fields.
1972 - `phase` - on `extern crate` statements, allows specifying which "phase" of
1973   compilation the crate should be loaded for. Currently, there are two
1974   choices: `link` and `plugin`. `link` is the default. `plugin` will load the
1975   crate at compile-time and use any syntax extensions or lints that the crate
1976   defines. They can both be specified, `#[phase(link, plugin)]` to use a crate
1977   both at runtime and compiletime.
1978 - `simd` - on certain tuple structs, derive the arithmetic operators, which
1979   lower to the target's SIMD instructions, if any; the `simd` feature gate
1980   is necessary to use this attribute.
1981 - `static_assert` - on statics whose type is `bool`, terminates compilation
1982   with an error if it is not initialized to `true`.
1983 - `unsafe_destructor` - allow implementations of the "drop" language item
1984   where the type it is implemented for does not implement the "send" language
1985   item; the `unsafe_destructor` feature gate is needed to use this attribute
1986 - `unsafe_no_drop_flag` - on structs, remove the flag that prevents
1987   destructors from being run twice. Destructors might be run multiple times on
1988   the same object with this attribute.
1989
1990 ### Conditional compilation
1991
1992 Sometimes one wants to have different compiler outputs from the same code,
1993 depending on build target, such as targeted operating system, or to enable
1994 release builds.
1995
1996 There are two kinds of configuration options, one that is either defined or not
1997 (`#[cfg(foo)]`), and the other that contains a string that can be checked
1998 against (`#[cfg(bar = "baz")]` (currently only compiler-defined configuration
1999 options can have the latter form).
2000
2001 ~~~~
2002 // The function is only included in the build when compiling for OSX
2003 #[cfg(target_os = "macos")]
2004 fn macos_only() {
2005   // ...
2006 }
2007
2008 // This function is only included when either foo or bar is defined
2009 #[cfg(foo)]
2010 #[cfg(bar)]
2011 fn needs_foo_or_bar() {
2012   // ...
2013 }
2014
2015 // This function is only included when compiling for a unixish OS with a 32-bit
2016 // architecture
2017 #[cfg(unix, target_word_size = "32")]
2018 fn on_32bit_unix() {
2019   // ...
2020 }
2021 ~~~~
2022
2023 This illustrates some conditional compilation can be achieved using the
2024 `#[cfg(...)]` attribute. Note that `#[cfg(foo, bar)]` is a condition that needs
2025 both `foo` and `bar` to be defined while `#[cfg(foo)] #[cfg(bar)]` only needs
2026 one of `foo` and `bar` to be defined (this resembles in the disjunctive normal
2027 form). Additionally, one can reverse a condition by enclosing it in a
2028 `not(...)`, like e. g. `#[cfg(not(target_os = "win32"))]`.
2029
2030 The following configurations must be defined by the implementation:
2031
2032  * `target_arch = "..."`. Target CPU architecture, such as `"x86"`, `"x86_64"`
2033    `"mips"`, or `"arm"`.
2034  * `target_endian = "..."`. Endianness of the target CPU, either `"little"` or
2035    `"big"`.
2036  * `target_family = "..."`. Operating system family of the target, e. g.
2037    `"unix"` or `"windows"`. The value of this configuration option is defined as
2038    a configuration itself, like `unix` or `windows`.
2039  * `target_os = "..."`. Operating system of the target, examples include
2040    `"win32"`, `"macos"`, `"linux"`, `"android"`, `"freebsd"` or `"dragonfly"`.
2041  * `target_word_size = "..."`. Target word size in bits. This is set to `"32"`
2042    for targets with 32-bit pointers, and likewise set to `"64"` for 64-bit
2043    pointers.
2044  * `unix`. See `target_family`.
2045  * `windows`. See `target_family`.
2046
2047 ### Lint check attributes
2048
2049 A lint check names a potentially undesirable coding pattern, such as
2050 unreachable code or omitted documentation, for the static entity to
2051 which the attribute applies.
2052
2053 For any lint check `C`:
2054
2055  * `allow(C)` overrides the check for `C` so that violations will go
2056     unreported,
2057  * `deny(C)` signals an error after encountering a violation of `C`,
2058  * `forbid(C)` is the same as `deny(C)`, but also forbids changing the lint
2059     level afterwards,
2060  * `warn(C)` warns about violations of `C` but continues compilation.
2061
2062 The lint checks supported by the compiler can be found via `rustc -W help`,
2063 along with their default settings.
2064
2065 ~~~~ {.ignore}
2066 mod m1 {
2067     // Missing documentation is ignored here
2068     #[allow(missing_doc)]
2069     pub fn undocumented_one() -> int { 1 }
2070
2071     // Missing documentation signals a warning here
2072     #[warn(missing_doc)]
2073     pub fn undocumented_too() -> int { 2 }
2074
2075     // Missing documentation signals an error here
2076     #[deny(missing_doc)]
2077     pub fn undocumented_end() -> int { 3 }
2078 }
2079 ~~~~
2080
2081 This example shows how one can use `allow` and `warn` to toggle
2082 a particular check on and off.
2083
2084 ~~~~ {.ignore}
2085 #[warn(missing_doc)]
2086 mod m2{
2087     #[allow(missing_doc)]
2088     mod nested {
2089         // Missing documentation is ignored here
2090         pub fn undocumented_one() -> int { 1 }
2091
2092         // Missing documentation signals a warning here,
2093         // despite the allow above.
2094         #[warn(missing_doc)]
2095         pub fn undocumented_two() -> int { 2 }
2096     }
2097
2098     // Missing documentation signals a warning here
2099     pub fn undocumented_too() -> int { 3 }
2100 }
2101 ~~~~
2102
2103 This example shows how one can use `forbid` to disallow uses
2104 of `allow` for that lint check.
2105
2106 ~~~~ {.ignore}
2107 #[forbid(missing_doc)]
2108 mod m3 {
2109     // Attempting to toggle warning signals an error here
2110     #[allow(missing_doc)]
2111     /// Returns 2.
2112     pub fn undocumented_too() -> int { 2 }
2113 }
2114 ~~~~
2115
2116 ### Language items
2117
2118 Some primitive Rust operations are defined in Rust code, rather than being
2119 implemented directly in C or assembly language.  The definitions of these
2120 operations have to be easy for the compiler to find.  The `lang` attribute
2121 makes it possible to declare these operations.  For example, the `str` module
2122 in the Rust standard library defines the string equality function:
2123
2124 ~~~~ {.ignore}
2125 #[lang="str_eq"]
2126 pub fn eq_slice(a: &str, b: &str) -> bool {
2127     // details elided
2128 }
2129 ~~~~
2130
2131 The name `str_eq` has a special meaning to the Rust compiler,
2132 and the presence of this definition means that it will use this definition
2133 when generating calls to the string equality function.
2134
2135 A complete list of the built-in language items follows:
2136
2137 #### Built-in Traits
2138
2139 * `copy`
2140   : Types that do not move ownership when used by-value.
2141 * `drop`
2142   : Have destructors.
2143 * `send`
2144   : Able to be sent across task boundaries.
2145 * `sized`
2146   : Has a size known at compile time.
2147 * `sync`
2148   : Able to be safely shared between tasks when aliased.
2149
2150 #### Operators
2151
2152 These language items are traits:
2153
2154 * `add`
2155   : Elements can be added (for example, integers and floats).
2156 * `sub`
2157   : Elements can be subtracted.
2158 * `mul`
2159   : Elements can be multiplied.
2160 * `div`
2161   : Elements have a division operation.
2162 * `rem`
2163   : Elements have a remainder operation.
2164 * `neg`
2165   : Elements can be negated arithmetically.
2166 * `not`
2167   : Elements can be negated logically.
2168 * `bitxor`
2169   : Elements have an exclusive-or operation.
2170 * `bitand`
2171   : Elements have a bitwise `and` operation.
2172 * `bitor`
2173   : Elements have a bitwise `or` operation.
2174 * `shl`
2175   : Elements have a left shift operation.
2176 * `shr`
2177   : Elements have a right shift operation.
2178 * `index`
2179   : Elements can be indexed.
2180 * `index_mut`
2181   : ___Needs filling in___
2182 * `eq`
2183   : Elements can be compared for equality.
2184 * `ord`
2185   : Elements have a partial ordering.
2186 * `deref`
2187   : `*` can be applied, yielding a reference to another type
2188 * `deref_mut`
2189   : `*` can be applied, yielding a mutable reference to another type
2190
2191 These are functions:
2192
2193 * `fn`
2194   : ___Needs filling in___
2195 * `fn_mut`
2196   : ___Needs filling in___
2197 * `fn_once`
2198   : ___Needs filling in___
2199 * `str_eq`
2200   : Compare two strings (`&str`) for equality.
2201 * `strdup_uniq`
2202   : Return a new unique string
2203     containing a copy of the contents of a unique string.
2204
2205 #### Types
2206
2207 * `type_id`
2208   : The type returned by the `type_id` intrinsic.
2209 * `unsafe`
2210   : A type whose contents can be mutated through an immutable reference
2211
2212 #### Marker types
2213
2214 These types help drive the compiler's analysis
2215
2216 * `begin_unwind`
2217   : ___Needs filling in___
2218 * `managed_bound`
2219   : This type implements "managed"
2220 * `no_copy_bound`
2221   : This type does not implement "copy", even if eligible
2222 * `no_send_bound`
2223   : This type does not implement "send", even if eligible
2224 * `no_sync_bound`
2225   : This type does not implement "sync", even if eligible
2226 * `eh_personality`
2227   : ___Needs filling in___
2228 * `exchange_free`
2229   : Free memory that was allocated on the exchange heap.
2230 * `exchange_malloc`
2231   : Allocate memory on the exchange heap.
2232 * `closure_exchange_malloc`
2233   : ___Needs filling in___
2234 * `fail_`
2235   : Abort the program with an error.
2236 * `fail_bounds_check`
2237   : Abort the program with a bounds check error.
2238 * `free`
2239   : Free memory that was allocated on the managed heap.
2240 * `gc`
2241   : ___Needs filling in___
2242 * `exchange_heap`
2243   : ___Needs filling in___
2244 * `managed_heap`
2245   : ___Needs filling in___
2246 * `iterator`
2247   : ___Needs filling in___
2248 * `contravariant_lifetime`
2249   : The lifetime parameter should be considered contravariant
2250 * `covariant_lifetime`
2251   : The lifetime parameter should be considered covariant
2252 * `invariant_lifetime`
2253   : The lifetime parameter should be considered invariant
2254 * `malloc`
2255   : Allocate memory on the managed heap.
2256 * `opaque`
2257   : ___Needs filling in___
2258 * `owned_box`
2259   : ___Needs filling in___
2260 * `stack_exhausted`
2261   : ___Needs filling in___
2262 * `start`
2263   : ___Needs filling in___
2264 * `contravariant_type`
2265   : The type parameter should be considered contravariant
2266 * `covariant_type`
2267   : The type parameter should be considered covariant
2268 * `invariant_type`
2269   : The type parameter should be considered invariant
2270 * `ty_desc`
2271   : ___Needs filling in___
2272 * `ty_visitor`
2273   : ___Needs filling in___
2274
2275 > **Note:** This list is likely to become out of date. We should auto-generate it
2276 > from `librustc/middle/lang_items.rs`.
2277
2278 ### Inline attributes
2279
2280 The inline attribute is used to suggest to the compiler to perform an inline
2281 expansion and place a copy of the function or static in the caller rather than
2282 generating code to call the function or access the static where it is defined.
2283
2284 The compiler automatically inlines functions based on internal heuristics.
2285 Incorrectly inlining functions can actually making the program slower, so it
2286 should be used with care.
2287
2288 Immutable statics are always considered inlineable
2289 unless marked with `#[inline(never)]`.
2290 It is undefined
2291 whether two different inlineable statics
2292 have the same memory address.
2293 In other words,
2294 the compiler is free
2295 to collapse duplicate inlineable statics together.
2296
2297 `#[inline]` and `#[inline(always)]` always causes the function to be serialized
2298 into crate metadata to allow cross-crate inlining.
2299
2300 There are three different types of inline attributes:
2301
2302 * `#[inline]` hints the compiler to perform an inline expansion.
2303 * `#[inline(always)]` asks the compiler to always perform an inline expansion.
2304 * `#[inline(never)]` asks the compiler to never perform an inline expansion.
2305
2306 ### Deriving
2307
2308 The `deriving` attribute allows certain traits to be automatically
2309 implemented for data structures. For example, the following will
2310 create an `impl` for the `PartialEq` and `Clone` traits for `Foo`, the type
2311 parameter `T` will be given the `PartialEq` or `Clone` constraints for the
2312 appropriate `impl`:
2313
2314 ~~~~
2315 #[deriving(PartialEq, Clone)]
2316 struct Foo<T> {
2317     a: int,
2318     b: T
2319 }
2320 ~~~~
2321
2322 The generated `impl` for `PartialEq` is equivalent to
2323
2324 ~~~~
2325 # struct Foo<T> { a: int, b: T }
2326 impl<T: PartialEq> PartialEq for Foo<T> {
2327     fn eq(&self, other: &Foo<T>) -> bool {
2328         self.a == other.a && self.b == other.b
2329     }
2330
2331     fn ne(&self, other: &Foo<T>) -> bool {
2332         self.a != other.a || self.b != other.b
2333     }
2334 }
2335 ~~~~
2336
2337 Supported traits for `deriving` are:
2338
2339 * Comparison traits: `PartialEq`, `Eq`, `PartialOrd`, `Ord`.
2340 * Serialization: `Encodable`, `Decodable`. These require `serialize`.
2341 * `Clone`, to create `T` from `&T` via a copy.
2342 * `Default`, to create an empty instance of a data type.
2343 * `FromPrimitive`, to create an instance from a numeric primitive.
2344 * `Hash`, to iterate over the bytes in a data type.
2345 * `Rand`, to create a random instance of a data type.
2346 * `Show`, to format a value using the `{}` formatter.
2347 * `Zero`, to create a zero instance of a numeric data type.
2348
2349 ### Stability
2350
2351 One can indicate the stability of an API using the following attributes:
2352
2353 * `deprecated`: This item should no longer be used, e.g. it has been
2354   replaced. No guarantee of backwards-compatibility.
2355 * `experimental`: This item was only recently introduced or is
2356   otherwise in a state of flux. It may change significantly, or even
2357   be removed. No guarantee of backwards-compatibility.
2358 * `unstable`: This item is still under development, but requires more
2359   testing to be considered stable. No guarantee of backwards-compatibility.
2360 * `stable`: This item is considered stable, and will not change
2361   significantly. Guarantee of backwards-compatibility.
2362 * `frozen`: This item is very stable, and is unlikely to
2363   change. Guarantee of backwards-compatibility.
2364 * `locked`: This item will never change unless a serious bug is
2365   found. Guarantee of backwards-compatibility.
2366
2367 These levels are directly inspired by
2368 [Node.js' "stability index"](http://nodejs.org/api/documentation.html).
2369
2370 Stability levels are inherited, so an item's stability attribute is the
2371 default stability for everything nested underneath it.
2372
2373 There are lints for disallowing items marked with certain levels: `deprecated`,
2374 `experimental` and `unstable`. For now, only `deprecated` warns by default, but
2375 this will change once the standard library has been stabilized.
2376 Stability levels are meant to be promises at the crate
2377  level, so these lints only apply when referencing
2378 items from an _external_ crate, not to items defined within the
2379 current crate. Items with no stability level are considered
2380 to be unstable for the purposes of the lint. One can give an optional
2381 string that will be displayed when the lint flags the use of an item.
2382
2383 For example, if we define one crate called `stability_levels`:
2384
2385 ~~~~ {.ignore}
2386 #[deprecated="replaced by `best`"]
2387 pub fn bad() {
2388     // delete everything
2389 }
2390
2391 pub fn better() {
2392     // delete fewer things
2393 }
2394
2395 #[stable]
2396 pub fn best() {
2397     // delete nothing
2398 }
2399 ~~~~
2400
2401 then the lints will work as follows for a client crate:
2402
2403 ~~~~ {.ignore}
2404 #![warn(unstable)]
2405 extern crate stability_levels;
2406 use stability_levels::{bad, better, best};
2407
2408 fn main() {
2409     bad(); // "warning: use of deprecated item: replaced by `best`"
2410
2411     better(); // "warning: use of unmarked item"
2412
2413     best(); // no warning
2414 }
2415 ~~~~
2416
2417 > **Note:** Currently these are only checked when applied to
2418 > individual functions, structs, methods and enum variants, *not* to
2419 > entire modules, traits, impls or enums themselves.
2420
2421 ### Compiler Features
2422
2423 Certain aspects of Rust may be implemented in the compiler, but they're not
2424 necessarily ready for every-day use. These features are often of "prototype
2425 quality" or "almost production ready", but may not be stable enough to be
2426 considered a full-fledged language feature.
2427
2428 For this reason, Rust recognizes a special crate-level attribute of the form:
2429
2430 ~~~~ {.ignore}
2431 #![feature(feature1, feature2, feature3)]
2432 ~~~~
2433
2434 This directive informs the compiler that the feature list: `feature1`,
2435 `feature2`, and `feature3` should all be enabled. This is only recognized at a
2436 crate-level, not at a module-level. Without this directive, all features are
2437 considered off, and using the features will result in a compiler error.
2438
2439 The currently implemented features of the reference compiler are:
2440
2441 * `asm` - The `asm!` macro provides a means for inline assembly. This is often
2442           useful, but the exact syntax for this feature along with its semantics
2443           are likely to change, so this macro usage must be opted into.
2444
2445 * `concat_idents` - Allows use of the `concat_idents` macro, which is in many
2446                     ways insufficient for concatenating identifiers, and may
2447                     be removed entirely for something more wholesome.
2448
2449 * `default_type_params` - Allows use of default type parameters. The future of
2450                           this feature is uncertain.
2451
2452 * `globs` - Importing everything in a module through `*`. This is currently a
2453             large source of bugs in name resolution for Rust, and it's not clear
2454             whether this will continue as a feature or not. For these reasons,
2455             the glob import statement has been hidden behind this feature flag.
2456
2457 * `intrinsics` - Allows use of the "rust-intrinsics" ABI. Compiler intrinsics
2458                  are inherently unstable and no promise about them is made.
2459
2460 * `lang_items` - Allows use of the `#[lang]` attribute. Like `intrinsics`,
2461                  lang items are inherently unstable and no promise about
2462                  them is made.
2463
2464 * `link_args` - This attribute is used to specify custom flags to the linker,
2465                 but usage is strongly discouraged. The compiler's usage of the
2466                 system linker is not guaranteed to continue in the future, and
2467                 if the system linker is not used then specifying custom flags
2468                 doesn't have much meaning.
2469
2470 * `linkage` - Allows use of the `linkage` attribute, which is not portable.
2471
2472 * `log_syntax` - Allows use of the `log_syntax` macro attribute, which is a
2473                  nasty hack that will certainly be removed.
2474
2475 * `macro_rules` - The definition of new macros. This does not encompass
2476                   macro-invocation, that is always enabled by default, this only
2477                   covers the definition of new macros. There are currently
2478                   various problems with invoking macros, how they interact with
2479                   their environment, and possibly how they are used outside of
2480                   location in which they are defined. Macro definitions are
2481                   likely to change slightly in the future, so they are currently
2482                   hidden behind this feature.
2483
2484 * `managed_boxes` - Usage of `@` is gated due to many
2485                     planned changes to this feature. In the past, this has meant
2486                     "a GC pointer", but the current implementation uses
2487                     reference counting and will likely change drastically over
2488                     time. Additionally, the `@` syntax will no longer be used to
2489                     create GC boxes.
2490
2491 * `non_ascii_idents` - The compiler supports the use of non-ascii identifiers,
2492                        but the implementation is a little rough around the
2493                        edges, so this can be seen as an experimental feature for
2494                        now until the specification of identifiers is fully
2495                        fleshed out.
2496
2497 * `once_fns` - Onceness guarantees a closure is only executed once. Defining a
2498                closure as `once` is unlikely to be supported going forward. So
2499                they are hidden behind this feature until they are to be removed.
2500
2501 * `overloaded_calls` - Allow implementing the `Fn*` family of traits on user
2502                        types, allowing overloading the call operator (`()`).
2503                        This feature may still undergo changes before being
2504                        stabilized.
2505
2506 * `phase` - Usage of the `#[phase]` attribute allows loading compiler plugins
2507             for custom lints or syntax extensions. The implementation is considered
2508             unwholesome and in need of overhaul, and it is not clear what they
2509             will look like moving forward.
2510
2511 * `plugin_registrar` - Indicates that a crate has compiler plugins that it
2512                        wants to load. As with `phase`, the implementation is
2513                        in need of a overhaul, and it is not clear that plugins
2514                        defined using this will continue to work.
2515
2516 * `quote` - Allows use of the `quote_*!` family of macros, which are
2517             implemented very poorly and will likely change significantly
2518             with a proper implementation.
2519
2520 * `rustc_diagnostic_macros`- A mysterious feature, used in the implementation
2521                              of rustc, not meant for mortals.
2522
2523 * `simd` - Allows use of the `#[simd]` attribute, which is overly simple and
2524            not the SIMD interface we want to expose in the long term.
2525
2526 * `struct_inherit` - Allows using struct inheritance, which is barely
2527                      implemented and will probably be removed. Don't use this.
2528
2529 * `struct_variant` - Structural enum variants (those with named fields). It is
2530                      currently unknown whether this style of enum variant is as
2531                      fully supported as the tuple-forms, and it's not certain
2532                      that this style of variant should remain in the language.
2533                      For now this style of variant is hidden behind a feature
2534                      flag.
2535
2536 * `thread_local` - The usage of the `#[thread_local]` attribute is experimental
2537                    and should be seen as unstable. This attribute is used to
2538                    declare a `static` as being unique per-thread leveraging
2539                    LLVM's implementation which works in concert with the kernel
2540                    loader and dynamic linker. This is not necessarily available
2541                    on all platforms, and usage of it is discouraged (rust
2542                    focuses more on task-local data instead of thread-local
2543                    data).
2544
2545 * `trace_macros` - Allows use of the `trace_macros` macro, which is a nasty
2546                    hack that will certainly be removed.
2547
2548 * `unboxed_closure_sugar` - Allows using `|Foo| -> Bar` as a trait bound
2549                             meaning one of the `Fn` traits.  Still
2550                             experimental.
2551
2552 * `unboxed_closures` - A work in progress feature with many known bugs.
2553
2554 * `unsafe_destructor` - Allows use of the `#[unsafe_destructor]` attribute,
2555                         which is considered wildly unsafe and will be
2556                         obsoleted by language improvements.
2557
2558 * `tuple_indexing` - Allows use of tuple indexing (expressions like `expr.0`)
2559
2560 * `associated_types` - Allows type aliases in traits. Experimental.
2561
2562 If a feature is promoted to a language feature, then all existing programs will
2563 start to receive compilation warnings about #[feature] directives which enabled
2564 the new feature (because the directive is no longer necessary). However, if
2565 a feature is decided to be removed from the language, errors will be issued (if
2566 there isn't a parser error first). The directive in this case is no longer
2567 necessary, and it's likely that existing code will break if the feature isn't
2568 removed.
2569
2570 If a unknown feature is found in a directive, it results in a compiler error. An
2571 unknown feature is one which has never been recognized by the compiler.
2572
2573 # Statements and expressions
2574
2575 Rust is _primarily_ an expression language. This means that most forms of
2576 value-producing or effect-causing evaluation are directed by the uniform
2577 syntax category of _expressions_. Each kind of expression can typically _nest_
2578 within each other kind of expression, and rules for evaluation of expressions
2579 involve specifying both the value produced by the expression and the order in
2580 which its sub-expressions are themselves evaluated.
2581
2582 In contrast, statements in Rust serve _mostly_ to contain and explicitly
2583 sequence expression evaluation.
2584
2585 ## Statements
2586
2587 A _statement_ is a component of a block, which is in turn a component of an
2588 outer [expression](#expressions) or [function](#functions).
2589
2590 Rust has two kinds of statement:
2591 [declaration statements](#declaration-statements) and
2592 [expression statements](#expression-statements).
2593
2594 ### Declaration statements
2595
2596 A _declaration statement_ is one that introduces one or more *names* into the enclosing statement block.
2597 The declared names may denote new slots or new items.
2598
2599 #### Item declarations
2600
2601 An _item declaration statement_ has a syntactic form identical to an
2602 [item](#items) declaration within a module. Declaring an item &mdash; a function,
2603 enumeration, structure, type, static, trait, implementation or module &mdash; locally
2604 within a statement block is simply a way of restricting its scope to a narrow
2605 region containing all of its uses; it is otherwise identical in meaning to
2606 declaring the item outside the statement block.
2607
2608 > **Note**: there is no implicit capture of the function's dynamic environment when
2609 > declaring a function-local item.
2610
2611 #### Slot declarations
2612
2613 ~~~~ {.ebnf .gram}
2614 let_decl : "let" pat [':' type ] ? [ init ] ? ';' ;
2615 init : [ '=' ] expr ;
2616 ~~~~
2617
2618 A _slot declaration_ introduces a new set of slots, given by a pattern.
2619 The pattern may be followed by a type annotation, and/or an initializer expression.
2620 When no type annotation is given, the compiler will infer the type,
2621 or signal an error if insufficient type information is available for definite inference.
2622 Any slots introduced by a slot declaration are visible from the point of declaration until the end of the enclosing block scope.
2623
2624 ### Expression statements
2625
2626 An _expression statement_ is one that evaluates an [expression](#expressions)
2627 and ignores its result.
2628 The type of an expression statement `e;` is always `()`, regardless of the type of `e`.
2629 As a rule, an expression statement's purpose is to trigger the effects of evaluating its expression.
2630
2631 ## Expressions
2632
2633 An expression may have two roles: it always produces a *value*, and it may have *effects*
2634 (otherwise known as "side effects").
2635 An expression *evaluates to* a value, and has effects during *evaluation*.
2636 Many expressions contain sub-expressions (operands).
2637 The meaning of each kind of expression dictates several things:
2638   * Whether or not to evaluate the sub-expressions when evaluating the expression
2639   * The order in which to evaluate the sub-expressions
2640   * How to combine the sub-expressions' values to obtain the value of the expression.
2641
2642 In this way, the structure of expressions dictates the structure of execution.
2643 Blocks are just another kind of expression,
2644 so blocks, statements, expressions, and blocks again can recursively nest inside each other
2645 to an arbitrary depth.
2646
2647 #### Lvalues, rvalues and temporaries
2648
2649 Expressions are divided into two main categories: _lvalues_ and _rvalues_.
2650 Likewise within each expression, sub-expressions may occur in _lvalue context_ or _rvalue context_.
2651 The evaluation of an expression depends both on its own category and the context it occurs within.
2652
2653 An lvalue is an expression that represents a memory location. These
2654 expressions are [paths](#path-expressions) (which refer to local
2655 variables, function and method arguments, or static variables),
2656 dereferences (`*expr`), [indexing expressions](#index-expressions)
2657 (`expr[expr]`), and [field references](#field-expressions) (`expr.f`).
2658 All other expressions are rvalues.
2659
2660 The left operand of an [assignment](#assignment-expressions) or
2661 [compound-assignment](#compound-assignment-expressions) expression is an lvalue context,
2662 as is the single operand of a unary [borrow](#unary-operator-expressions).
2663 All other expression contexts are rvalue contexts.
2664
2665 When an lvalue is evaluated in an _lvalue context_, it denotes a memory location;
2666 when evaluated in an _rvalue context_, it denotes the value held _in_ that memory location.
2667
2668 When an rvalue is used in lvalue context, a temporary un-named lvalue is created and used instead.
2669 A temporary's lifetime equals the largest lifetime of any reference that points to it.
2670
2671 #### Moved and copied types
2672
2673 When a [local variable](#memory-slots) is used
2674 as an [rvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries)
2675 the variable will either be moved or copied, depending on its type.
2676 For types that contain [owning pointers](#pointer-types)
2677 or values that implement the special trait `Drop`,
2678 the variable is moved.
2679 All other types are copied.
2680
2681 ### Literal expressions
2682
2683 A _literal expression_ consists of one of the [literal](#literals)
2684 forms described earlier. It directly describes a number, character,
2685 string, boolean value, or the unit value.
2686
2687 ~~~~ {.literals}
2688 ();        // unit type
2689 "hello";   // string type
2690 '5';       // character type
2691 5;         // integer type
2692 ~~~~
2693
2694 ### Path expressions
2695
2696 A [path](#paths) used as an expression context denotes either a local variable or an item.
2697 Path expressions are [lvalues](#lvalues,-rvalues-and-temporaries).
2698
2699 ### Tuple expressions
2700
2701 Tuples are written by enclosing one or more comma-separated
2702 expressions in parentheses. They are used to create [tuple-typed](#tuple-types)
2703 values.
2704
2705 ~~~~ {.tuple}
2706 (0,);
2707 (0.0, 4.5);
2708 ("a", 4u, true);
2709 ~~~~
2710
2711 ### Structure expressions
2712
2713 ~~~~ {.ebnf .gram}
2714 struct_expr : expr_path '{' ident ':' expr
2715                       [ ',' ident ':' expr ] *
2716                       [ ".." expr ] '}' |
2717               expr_path '(' expr
2718                       [ ',' expr ] * ')' |
2719               expr_path ;
2720 ~~~~
2721
2722 There are several forms of structure expressions.
2723 A _structure expression_ consists of the [path](#paths) of a [structure item](#structures),
2724 followed by a brace-enclosed list of one or more comma-separated name-value pairs,
2725 providing the field values of a new instance of the structure.
2726 A field name can be any identifier, and is separated from its value expression by a colon.
2727 The location denoted by a structure field is mutable if and only if the enclosing structure is mutable.
2728
2729 A _tuple structure expression_ consists of the [path](#paths) of a [structure item](#structures),
2730 followed by a parenthesized list of one or more comma-separated expressions
2731 (in other words, the path of a structure item followed by a tuple expression).
2732 The structure item must be a tuple structure item.
2733
2734 A _unit-like structure expression_ consists only of the [path](#paths) of a [structure item](#structures).
2735
2736 The following are examples of structure expressions:
2737
2738 ~~~~
2739 # struct Point { x: f64, y: f64 }
2740 # struct TuplePoint(f64, f64);
2741 # mod game { pub struct User<'a> { pub name: &'a str, pub age: uint, pub score: uint } }
2742 # struct Cookie; fn some_fn<T>(t: T) {}
2743 Point {x: 10.0, y: 20.0};
2744 TuplePoint(10.0, 20.0);
2745 let u = game::User {name: "Joe", age: 35, score: 100_000};
2746 some_fn::<Cookie>(Cookie);
2747 ~~~~
2748
2749 A structure expression forms a new value of the named structure type.
2750 Note that for a given *unit-like* structure type, this will always be the same value.
2751
2752 A structure expression can terminate with the syntax `..` followed by an expression to denote a functional update.
2753 The expression following `..` (the base) must have the same structure type as the new structure type being formed.
2754 The entire expression denotes the result of constructing a new structure
2755 (with the same type as the base expression)
2756 with the given values for the fields that were explicitly specified
2757 and the values in the base expression for all other fields.
2758
2759 ~~~~
2760 # struct Point3d { x: int, y: int, z: int }
2761 let base = Point3d {x: 1, y: 2, z: 3};
2762 Point3d {y: 0, z: 10, .. base};
2763 ~~~~
2764
2765 ### Block expressions
2766
2767 ~~~~ {.ebnf .gram}
2768 block_expr : '{' [ view_item ] *
2769                  [ stmt ';' | item ] *
2770                  [ expr ] '}' ;
2771 ~~~~
2772
2773 A _block expression_ is similar to a module in terms of the declarations that
2774 are possible. Each block conceptually introduces a new namespace scope. View
2775 items can bring new names into scopes and declared items are in scope for only
2776 the block itself.
2777
2778 A block will execute each statement sequentially, and then execute the
2779 expression (if given). If the final expression is omitted, the type and return
2780 value of the block are `()`, but if it is provided, the type and return value
2781 of the block are that of the expression itself.
2782
2783 ### Method-call expressions
2784
2785 ~~~~ {.ebnf .gram}
2786 method_call_expr : expr '.' ident paren_expr_list ;
2787 ~~~~
2788
2789 A _method call_ consists of an expression followed by a single dot, an identifier, and a parenthesized expression-list.
2790 Method calls are resolved to methods on specific traits,
2791 either statically dispatching to a method if the exact `self`-type of the left-hand-side is known,
2792 or dynamically dispatching if the left-hand-side expression is an indirect [object type](#object-types).
2793
2794 ### Field expressions
2795
2796 ~~~~ {.ebnf .gram}
2797 field_expr : expr '.' ident ;
2798 ~~~~
2799
2800 A _field expression_ consists of an expression followed by a single dot and an identifier,
2801 when not immediately followed by a parenthesized expression-list (the latter is a [method call expression](#method-call-expressions)).
2802 A field expression denotes a field of a [structure](#structure-types).
2803
2804 ~~~~ {.ignore .field}
2805 mystruct.myfield;
2806 foo().x;
2807 (Struct {a: 10, b: 20}).a;
2808 ~~~~
2809
2810 A field access is an [lvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries) referring to the value of that field.
2811 When the type providing the field inherits mutabilty, it can be [assigned](#assignment-expressions) to.
2812
2813 Also, if the type of the expression to the left of the dot is a pointer,
2814 it is automatically dereferenced to make the field access possible.
2815
2816 ### Array expressions
2817
2818 ~~~~ {.ebnf .gram}
2819 array_expr : '[' "mut" ? vec_elems? ']' ;
2820
2821 array_elems : [expr [',' expr]*] | [expr ',' ".." expr] ;
2822 ~~~~
2823
2824 An [array](#vector,-array,-and-slice-types) _expression_ is written by
2825 enclosing zero or more comma-separated expressions of uniform type in square
2826 brackets.
2827
2828 In the `[expr ',' ".." expr]` form, the expression after the `".."`
2829 must be a constant expression that can be evaluated at compile time, such
2830 as a [literal](#literals) or a [static item](#static-items).
2831
2832 ~~~~
2833 [1i, 2, 3, 4];
2834 ["a", "b", "c", "d"];
2835 [0i, ..128];             // array with 128 zeros
2836 [0u8, 0u8, 0u8, 0u8];
2837 ~~~~
2838
2839 ### Index expressions
2840
2841 ~~~~ {.ebnf .gram}
2842 idx_expr : expr '[' expr ']' ;
2843 ~~~~
2844
2845 [Array](#vector,-array,-and-slice-types)-typed expressions can be indexed by writing a
2846 square-bracket-enclosed expression (the index) after them. When the
2847 array is mutable, the resulting [lvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries) can be assigned to.
2848
2849 Indices are zero-based, and may be of any integral type. Vector access
2850 is bounds-checked at run-time. When the check fails, it will put the
2851 task in a _failing state_.
2852
2853 ~~~~ {.ignore}
2854 # use std::task;
2855 # task::spawn(proc() {
2856
2857 ([1, 2, 3, 4])[0];
2858 (["a", "b"])[10]; // fails
2859
2860 # })
2861 ~~~~
2862
2863 ### Unary operator expressions
2864
2865 Rust defines six symbolic unary operators.
2866 They are all written as prefix operators,
2867 before the expression they apply to.
2868
2869 * `-`
2870   : Negation. May only be applied to numeric types.
2871 * `*`
2872   : Dereference. When applied to a [pointer](#pointer-types) it denotes the pointed-to location.
2873     For pointers to mutable locations, the resulting [lvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries) can be assigned to.
2874     On non-pointer types, it calls the `deref` method of the `std::ops::Deref` trait, or the
2875     `deref_mut` method of the `std::ops::DerefMut` trait (if implemented by the type and required
2876     for an outer expression that will or could mutate the dereference), and produces the
2877     result of dereferencing the `&` or `&mut` borrowed pointer returned from the overload method.
2878
2879 * `!`
2880   : Logical negation. On the boolean type, this flips between `true` and
2881     `false`. On integer types, this inverts the individual bits in the
2882     two's complement representation of the value.
2883 * `box`
2884   :  [Boxing](#pointer-types) operators. Allocate a box to hold the value they are applied to,
2885      and store the value in it. `box` creates an owned box.
2886 * `&`
2887   : Borrow operator. Returns a reference, pointing to its operand.
2888     The operand of a borrow is statically proven to outlive the resulting pointer.
2889     If the borrow-checker cannot prove this, it is a compilation error.
2890
2891 ### Binary operator expressions
2892
2893 ~~~~ {.ebnf .gram}
2894 binop_expr : expr binop expr ;
2895 ~~~~
2896
2897 Binary operators expressions are given in terms of
2898 [operator precedence](#operator-precedence).
2899
2900 #### Arithmetic operators
2901
2902 Binary arithmetic expressions are syntactic sugar for calls to built-in traits,
2903 defined in the `std::ops` module of the `std` library.
2904 This means that arithmetic operators can be overridden for user-defined types.
2905 The default meaning of the operators on standard types is given here.
2906
2907 * `+`
2908   : Addition and array/string concatenation.
2909     Calls the `add` method on the `std::ops::Add` trait.
2910 * `-`
2911   : Subtraction.
2912     Calls the `sub` method on the `std::ops::Sub` trait.
2913 * `*`
2914   : Multiplication.
2915     Calls the `mul` method on the `std::ops::Mul` trait.
2916 * `/`
2917   : Quotient.
2918     Calls the `div` method on the `std::ops::Div` trait.
2919 * `%`
2920   : Remainder.
2921     Calls the `rem` method on the `std::ops::Rem` trait.
2922
2923 #### Bitwise operators
2924
2925 Like the [arithmetic operators](#arithmetic-operators), bitwise operators
2926 are syntactic sugar for calls to methods of built-in traits.
2927 This means that bitwise operators can be overridden for user-defined types.
2928 The default meaning of the operators on standard types is given here.
2929
2930 * `&`
2931   : And.
2932     Calls the `bitand` method of the `std::ops::BitAnd` trait.
2933 * `|`
2934   : Inclusive or.
2935     Calls the `bitor` method of the `std::ops::BitOr` trait.
2936 * `^`
2937   : Exclusive or.
2938     Calls the `bitxor` method of the `std::ops::BitXor` trait.
2939 * `<<`
2940   : Logical left shift.
2941     Calls the `shl` method of the `std::ops::Shl` trait.
2942 * `>>`
2943   : Logical right shift.
2944     Calls the `shr` method of the `std::ops::Shr` trait.
2945
2946 #### Lazy boolean operators
2947
2948 The operators `||` and `&&` may be applied to operands of boolean type.
2949 The `||` operator denotes logical 'or', and the `&&` operator denotes logical 'and'.
2950 They differ from `|` and `&` in that the right-hand operand is only evaluated
2951 when the left-hand operand does not already determine the result of the expression.
2952 That is, `||` only evaluates its right-hand operand
2953 when the left-hand operand evaluates to `false`, and `&&` only when it evaluates to `true`.
2954
2955 #### Comparison operators
2956
2957 Comparison operators are, like the [arithmetic operators](#arithmetic-operators),
2958 and [bitwise operators](#bitwise-operators),
2959 syntactic sugar for calls to built-in traits.
2960 This means that comparison operators can be overridden for user-defined types.
2961 The default meaning of the operators on standard types is given here.
2962
2963 * `==`
2964   : Equal to.
2965     Calls the `eq` method on the `std::cmp::PartialEq` trait.
2966 * `!=`
2967   : Unequal to.
2968     Calls the `ne` method on the `std::cmp::PartialEq` trait.
2969 * `<`
2970   : Less than.
2971     Calls the `lt` method on the `std::cmp::PartialOrd` trait.
2972 * `>`
2973   : Greater than.
2974     Calls the `gt` method on the `std::cmp::PartialOrd` trait.
2975 * `<=`
2976   : Less than or equal.
2977     Calls the `le` method on the `std::cmp::PartialOrd` trait.
2978 * `>=`
2979   : Greater than or equal.
2980     Calls the `ge` method on the `std::cmp::PartialOrd` trait.
2981
2982 #### Type cast expressions
2983
2984 A type cast expression is denoted with the binary operator `as`.
2985
2986 Executing an `as` expression casts the value on the left-hand side to the type
2987 on the right-hand side.
2988
2989 A numeric value can be cast to any numeric type.
2990 A raw pointer value can be cast to or from any integral type or raw pointer type.
2991 Any other cast is unsupported and will fail to compile.
2992
2993 An example of an `as` expression:
2994
2995 ~~~~
2996 # fn sum(v: &[f64]) -> f64 { 0.0 }
2997 # fn len(v: &[f64]) -> int { 0 }
2998
2999 fn avg(v: &[f64]) -> f64 {
3000   let sum: f64 = sum(v);
3001   let sz: f64 = len(v) as f64;
3002   return sum / sz;
3003 }
3004 ~~~~
3005
3006 #### Assignment expressions
3007
3008 An _assignment expression_ consists of an [lvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries) expression followed by an
3009 equals sign (`=`) and an [rvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries) expression.
3010
3011 Evaluating an assignment expression [either copies or moves](#moved-and-copied-types) its right-hand operand to its left-hand operand.
3012
3013 ~~~~
3014 # let mut x = 0i;
3015 # let y = 0;
3016
3017 x = y;
3018 ~~~~
3019
3020 #### Compound assignment expressions
3021
3022 The `+`, `-`, `*`, `/`, `%`, `&`, `|`, `^`, `<<`, and `>>`
3023 operators may be composed with the `=` operator. The expression `lval
3024 OP= val` is equivalent to `lval = lval OP val`. For example, `x = x +
3025 1` may be written as `x += 1`.
3026
3027 Any such expression always has the [`unit`](#primitive-types) type.
3028
3029 #### Operator precedence
3030
3031 The precedence of Rust binary operators is ordered as follows, going
3032 from strong to weak:
3033
3034 ~~~~ {.text .precedence}
3035 * / %
3036 as
3037 + -
3038 << >>
3039 &
3040 ^
3041 |
3042 < > <= >=
3043 == !=
3044 &&
3045 ||
3046 =
3047 ~~~~
3048
3049 Operators at the same precedence level are evaluated left-to-right. [Unary operators](#unary-operator-expressions)
3050 have the same precedence level and it is stronger than any of the binary operators'.
3051
3052 ### Grouped expressions
3053
3054 An expression enclosed in parentheses evaluates to the result of the enclosed
3055 expression.  Parentheses can be used to explicitly specify evaluation order
3056 within an expression.
3057
3058 ~~~~ {.ebnf .gram}
3059 paren_expr : '(' expr ')' ;
3060 ~~~~
3061
3062 An example of a parenthesized expression:
3063
3064 ~~~~
3065 let x: int = (2 + 3) * 4;
3066 ~~~~
3067
3068
3069 ### Call expressions
3070
3071 ~~~~ {.ebnf .gram}
3072 expr_list : [ expr [ ',' expr ]* ] ? ;
3073 paren_expr_list : '(' expr_list ')' ;
3074 call_expr : expr paren_expr_list ;
3075 ~~~~
3076
3077 A _call expression_ invokes a function, providing zero or more input slots and
3078 an optional reference slot to serve as the function's output, bound to the
3079 `lval` on the right hand side of the call. If the function eventually returns,
3080 then the expression completes.
3081
3082 Some examples of call expressions:
3083
3084 ~~~~
3085 # use std::from_str::FromStr;
3086 # fn add(x: int, y: int) -> int { 0 }
3087
3088 let x: int = add(1, 2);
3089 let pi: Option<f32> = FromStr::from_str("3.14");
3090 ~~~~
3091
3092 ### Lambda expressions
3093
3094 ~~~~ {.ebnf .gram}
3095 ident_list : [ ident [ ',' ident ]* ] ? ;
3096 lambda_expr : '|' ident_list '|' expr ;
3097 ~~~~
3098
3099 A _lambda expression_ (sometimes called an "anonymous function expression") defines a function and denotes it as a value,
3100 in a single expression.
3101 A lambda expression is a pipe-symbol-delimited (`|`) list of identifiers followed by an expression.
3102
3103 A lambda expression denotes a function that maps a list of parameters (`ident_list`)
3104 onto the expression that follows the `ident_list`.
3105 The identifiers in the `ident_list` are the parameters to the function.
3106 These parameters' types need not be specified, as the compiler infers them from context.
3107
3108 Lambda expressions are most useful when passing functions as arguments to other functions,
3109 as an abbreviation for defining and capturing a separate function.
3110
3111 Significantly, lambda expressions _capture their environment_,
3112 which regular [function definitions](#functions) do not.
3113 The exact type of capture depends on the [function type](#function-types) inferred for the lambda expression.
3114 In the simplest and least-expensive form (analogous to a ```|| { }``` expression),
3115 the lambda expression captures its environment by reference,
3116 effectively borrowing pointers to all outer variables mentioned inside the function.
3117 Alternately, the compiler may infer that a lambda expression should copy or move values (depending on their type.)
3118 from the environment into the lambda expression's captured environment.
3119
3120 In this example, we define a function `ten_times` that takes a higher-order function argument,
3121 and call it with a lambda expression as an argument.
3122
3123 ~~~~
3124 fn ten_times(f: |int|) {
3125     let mut i = 0;
3126     while i < 10 {
3127         f(i);
3128         i += 1;
3129     }
3130 }
3131
3132 ten_times(|j| println!("hello, {}", j));
3133 ~~~~
3134
3135 ### While loops
3136
3137 ~~~~ {.ebnf .gram}
3138 while_expr : "while" no_struct_literal_expr '{' block '}' ;
3139 ~~~~
3140
3141 A `while` loop begins by evaluating the boolean loop conditional expression.
3142 If the loop conditional expression evaluates to `true`, the loop body block
3143 executes and control returns to the loop conditional expression. If the loop
3144 conditional expression evaluates to `false`, the `while` expression completes.
3145
3146 An example:
3147
3148 ~~~~
3149 let mut i = 0u;
3150
3151 while i < 10 {
3152     println!("hello");
3153     i = i + 1;
3154 }
3155 ~~~~
3156
3157 ### Infinite loops
3158
3159 A `loop` expression denotes an infinite loop.
3160
3161 ~~~~ {.ebnf .gram}
3162 loop_expr : [ lifetime ':' ] "loop" '{' block '}';
3163 ~~~~
3164
3165 A `loop` expression may optionally have a _label_.
3166 If a label is present,
3167 then labeled `break` and `continue` expressions nested within this loop may exit out of this loop or return control to its head.
3168 See [Break expressions](#break-expressions) and [Continue expressions](#continue-expressions).
3169
3170 ### Break expressions
3171
3172 ~~~~ {.ebnf .gram}
3173 break_expr : "break" [ lifetime ];
3174 ~~~~
3175
3176 A `break` expression has an optional _label_.
3177 If the label is absent, then executing a `break` expression immediately terminates the innermost loop enclosing it.
3178 It is only permitted in the body of a loop.
3179 If the label is present, then `break foo` terminates the loop with label `foo`,
3180 which need not be the innermost label enclosing the `break` expression,
3181 but must enclose it.
3182
3183 ### Continue expressions
3184
3185 ~~~~ {.ebnf .gram}
3186 continue_expr : "continue" [ lifetime ];
3187 ~~~~
3188
3189 A `continue` expression has an optional _label_.
3190 If the label is absent,
3191 then executing a `continue` expression immediately terminates the current iteration of the innermost loop enclosing it,
3192 returning control to the loop *head*.
3193 In the case of a `while` loop,
3194 the head is the conditional expression controlling the loop.
3195 In the case of a `for` loop, the head is the call-expression controlling the loop.
3196 If the label is present, then `continue foo` returns control to the head of the loop with label `foo`,
3197 which need not be the innermost label enclosing the `break` expression,
3198 but must enclose it.
3199
3200 A `continue` expression is only permitted in the body of a loop.
3201
3202 ### For expressions
3203
3204 ~~~~ {.ebnf .gram}
3205 for_expr : "for" pat "in" no_struct_literal_expr '{' block '}' ;
3206 ~~~~
3207
3208 A `for` expression is a syntactic construct for looping over elements
3209 provided by an implementation of `std::iter::Iterator`.
3210
3211 An example of a for loop over the contents of an array:
3212
3213 ~~~~
3214 # type Foo = int;
3215 # fn bar(f: Foo) { }
3216 # let a = 0;
3217 # let b = 0;
3218 # let c = 0;
3219
3220 let v: &[Foo] = &[a, b, c];
3221
3222 for e in v.iter() {
3223     bar(*e);
3224 }
3225 ~~~~
3226
3227 An example of a for loop over a series of integers:
3228
3229 ~~~~
3230 # fn bar(b:uint) { }
3231 for i in range(0u, 256) {
3232     bar(i);
3233 }
3234 ~~~~
3235
3236 ### If expressions
3237
3238 ~~~~ {.ebnf .gram}
3239 if_expr : "if" no_struct_literal_expr '{' block '}'
3240           else_tail ? ;
3241
3242 else_tail : "else" [ if_expr
3243                    | '{' block '}' ] ;
3244 ~~~~
3245
3246 An `if` expression is a conditional branch in program control. The form of
3247 an `if` expression is a condition expression, followed by a consequent
3248 block, any number of `else if` conditions and blocks, and an optional
3249 trailing `else` block. The condition expressions must have type
3250 `bool`. If a condition expression evaluates to `true`, the
3251 consequent block is executed and any subsequent `else if` or `else`
3252 block is skipped. If a condition expression evaluates to `false`, the
3253 consequent block is skipped and any subsequent `else if` condition is
3254 evaluated. If all `if` and `else if` conditions evaluate to `false`
3255 then any `else` block is executed.
3256
3257 ### Match expressions
3258
3259 ~~~~ {.ebnf .gram}
3260 match_expr : "match" no_struct_literal_expr '{' match_arm * '}' ;
3261
3262 match_arm : attribute * match_pat "=>" [ expr "," | '{' block '}' ] ;
3263
3264 match_pat : pat [ '|' pat ] * [ "if" expr ] ? ;
3265 ~~~~
3266
3267 A `match` expression branches on a *pattern*. The exact form of matching that
3268 occurs depends on the pattern. Patterns consist of some combination of
3269 literals, destructured arrays or enum constructors, structures and
3270 tuples, variable binding specifications, wildcards (`..`), and placeholders
3271 (`_`). A `match` expression has a *head expression*, which is the value to
3272 compare to the patterns. The type of the patterns must equal the type of the
3273 head expression.
3274
3275 In a pattern whose head expression has an `enum` type, a placeholder (`_`)
3276 stands for a *single* data field, whereas a wildcard `..` stands for *all* the
3277 fields of a particular variant. For example:
3278
3279 ~~~~
3280 enum List<X> { Nil, Cons(X, Box<List<X>>) }
3281
3282 let x: List<int> = Cons(10, box Cons(11, box Nil));
3283
3284 match x {
3285     Cons(_, box Nil) => fail!("singleton list"),
3286     Cons(..)         => return,
3287     Nil              => fail!("empty list")
3288 }
3289 ~~~~
3290
3291 The first pattern matches lists constructed by applying `Cons` to any head
3292 value, and a tail value of `box Nil`. The second pattern matches _any_ list
3293 constructed with `Cons`, ignoring the values of its arguments. The difference
3294 between `_` and `..` is that the pattern `C(_)` is only type-correct if `C` has
3295 exactly one argument, while the pattern `C(..)` is type-correct for any enum
3296 variant `C`, regardless of how many arguments `C` has.
3297
3298 Used inside a array pattern, `..` stands for any number of elements, when the
3299 `advanced_slice_patterns` feature gate is turned on. This wildcard can be used
3300 at most once for a given array, which implies that it cannot be used to
3301 specifically match elements that are at an unknown distance from both ends of a
3302 array, like `[.., 42, ..]`.  If followed by a variable name, it will bind the
3303 corresponding slice to the variable.  Example:
3304
3305 ~~~~
3306 # #![feature(advanced_slice_patterns)]
3307 fn is_symmetric(list: &[uint]) -> bool {
3308     match list {
3309         [] | [_]                   => true,
3310         [x, inside.., y] if x == y => is_symmetric(inside),
3311         _                          => false
3312     }
3313 }
3314
3315 fn main() {
3316     let sym     = &[0, 1, 4, 2, 4, 1, 0];
3317     let not_sym = &[0, 1, 7, 2, 4, 1, 0];
3318     assert!(is_symmetric(sym));
3319     assert!(!is_symmetric(not_sym));
3320 }
3321 ~~~~
3322
3323 A `match` behaves differently depending on whether or not the head expression
3324 is an [lvalue or an rvalue](#lvalues,-rvalues-and-temporaries).
3325 If the head expression is an rvalue, it is
3326 first evaluated into a temporary location, and the resulting value
3327 is sequentially compared to the patterns in the arms until a match
3328 is found. The first arm with a matching pattern is chosen as the branch target
3329 of the `match`, any variables bound by the pattern are assigned to local
3330 variables in the arm's block, and control enters the block.
3331
3332 When the head expression is an lvalue, the match does not allocate a
3333 temporary location (however, a by-value binding may copy or move from
3334 the lvalue). When possible, it is preferable to match on lvalues, as the
3335 lifetime of these matches inherits the lifetime of the lvalue, rather
3336 than being restricted to the inside of the match.
3337
3338 An example of a `match` expression:
3339
3340 ~~~~
3341 # fn process_pair(a: int, b: int) { }
3342 # fn process_ten() { }
3343
3344 enum List<X> { Nil, Cons(X, Box<List<X>>) }
3345
3346 let x: List<int> = Cons(10, box Cons(11, box Nil));
3347
3348 match x {
3349     Cons(a, box Cons(b, _)) => {
3350         process_pair(a, b);
3351     }
3352     Cons(10, _) => {
3353         process_ten();
3354     }
3355     Nil => {
3356         return;
3357     }
3358     _ => {
3359         fail!();
3360     }
3361 }
3362 ~~~~
3363
3364 Patterns that bind variables
3365 default to binding to a copy or move of the matched value
3366 (depending on the matched value's type).
3367 This can be changed to bind to a reference by
3368 using the `ref` keyword,
3369 or to a mutable reference using `ref mut`.
3370
3371 Subpatterns can also be bound to variables by the use of the syntax
3372 `variable @ subpattern`.
3373 For example:
3374
3375 ~~~~
3376 enum List { Nil, Cons(uint, Box<List>) }
3377
3378 fn is_sorted(list: &List) -> bool {
3379     match *list {
3380         Nil | Cons(_, box Nil) => true,
3381         Cons(x, ref r @ box Cons(_, _)) => {
3382             match *r {
3383                 box Cons(y, _) => (x <= y) && is_sorted(&**r),
3384                 _ => fail!()
3385             }
3386         }
3387     }
3388 }
3389
3390 fn main() {
3391     let a = Cons(6, box Cons(7, box Cons(42, box Nil)));
3392     assert!(is_sorted(&a));
3393 }
3394
3395 ~~~~
3396
3397 Patterns can also dereference pointers by using the `&`,
3398 `box` or `@` symbols, as appropriate. For example, these two matches
3399 on `x: &int` are equivalent:
3400
3401 ~~~~
3402 # let x = &3i;
3403 let y = match *x { 0 => "zero", _ => "some" };
3404 let z = match x { &0 => "zero", _ => "some" };
3405
3406 assert_eq!(y, z);
3407 ~~~~
3408
3409 A pattern that's just an identifier, like `Nil` in the previous example,
3410 could either refer to an enum variant that's in scope, or bind a new variable.
3411 The compiler resolves this ambiguity by forbidding variable bindings that occur
3412 in `match` patterns from shadowing names of variants that are in scope.
3413 For example, wherever `List` is in scope,
3414 a `match` pattern would not be able to bind `Nil` as a new name.
3415 The compiler interprets a variable pattern `x` as a binding _only_ if there is
3416 no variant named `x` in scope.
3417 A convention you can use to avoid conflicts is simply to name variants with
3418 upper-case letters, and local variables with lower-case letters.
3419
3420 Multiple match patterns may be joined with the `|` operator.
3421 A range of values may be specified with `..`.
3422 For example:
3423
3424 ~~~~
3425 # let x = 2i;
3426
3427 let message = match x {
3428   0 | 1  => "not many",
3429   2 .. 9 => "a few",
3430   _      => "lots"
3431 };
3432 ~~~~
3433
3434 Range patterns only work on scalar types
3435 (like integers and characters; not like arrays and structs, which have sub-components).
3436 A range pattern may not be a sub-range of another range pattern inside the same `match`.
3437
3438 Finally, match patterns can accept *pattern guards* to further refine the
3439 criteria for matching a case. Pattern guards appear after the pattern and
3440 consist of a bool-typed expression following the `if` keyword. A pattern
3441 guard may refer to the variables bound within the pattern they follow.
3442
3443 ~~~~
3444 # let maybe_digit = Some(0);
3445 # fn process_digit(i: int) { }
3446 # fn process_other(i: int) { }
3447
3448 let message = match maybe_digit {
3449   Some(x) if x < 10 => process_digit(x),
3450   Some(x) => process_other(x),
3451   None => fail!()
3452 };
3453 ~~~~
3454
3455 ### Return expressions
3456
3457 ~~~~ {.ebnf .gram}
3458 return_expr : "return" expr ? ;
3459 ~~~~
3460
3461 Return expressions are denoted with the keyword `return`. Evaluating a `return`
3462 expression moves its argument into the output slot of the current
3463 function, destroys the current function activation frame, and transfers
3464 control to the caller frame.
3465
3466 An example of a `return` expression:
3467
3468 ~~~~
3469 fn max(a: int, b: int) -> int {
3470    if a > b {
3471       return a;
3472    }
3473    return b;
3474 }
3475 ~~~~
3476
3477 # Type system
3478
3479 ## Types
3480
3481 Every slot, item and value in a Rust program has a type. The _type_ of a *value*
3482 defines the interpretation of the memory holding it.
3483
3484 Built-in types and type-constructors are tightly integrated into the language,
3485 in nontrivial ways that are not possible to emulate in user-defined
3486 types. User-defined types have limited capabilities.
3487
3488 ### Primitive types
3489
3490 The primitive types are the following:
3491
3492 * The "unit" type `()`, having the single "unit" value `()` (occasionally called
3493   "nil"). [^unittype]
3494 * The boolean type `bool` with values `true` and `false`.
3495 * The machine types.
3496 * The machine-dependent integer and floating-point types.
3497
3498 [^unittype]: The "unit" value `()` is *not* a sentinel "null pointer" value for
3499     reference slots; the "unit" type is the implicit return type from functions
3500     otherwise lacking a return type, and can be used in other contexts (such as
3501     message-sending or type-parametric code) as a zero-size type.]
3502
3503 #### Machine types
3504
3505 The machine types are the following:
3506
3507 * The unsigned word types `u8`, `u16`, `u32` and `u64`, with values drawn from
3508   the integer intervals [0, 2^8 - 1], [0, 2^16 - 1], [0, 2^32 - 1] and
3509   [0, 2^64 - 1] respectively.
3510
3511 * The signed two's complement word types `i8`, `i16`, `i32` and `i64`, with
3512   values drawn from the integer intervals [-(2^(7)), 2^7 - 1],
3513   [-(2^(15)), 2^15 - 1], [-(2^(31)), 2^31 - 1], [-(2^(63)), 2^63 - 1]
3514   respectively.
3515
3516 * The IEEE 754-2008 `binary32` and `binary64` floating-point types: `f32` and
3517   `f64`, respectively.
3518
3519 #### Machine-dependent integer types
3520
3521 The Rust type `uint` [^rustuint] is an
3522 unsigned integer type with target-machine-dependent size. Its size, in
3523 bits, is equal to the number of bits required to hold any memory address on
3524 the target machine.
3525
3526 The Rust type `int` [^rustint]  is a
3527 two's complement signed integer type with target-machine-dependent size. Its
3528 size, in bits, is equal to the size of the rust type `uint` on the same target
3529 machine.
3530
3531 [^rustuint]: A Rust `uint` is analogous to a C99 `uintptr_t`.
3532 [^rustint]: A Rust `int` is analogous to a C99 `intptr_t`.
3533
3534 ### Textual types
3535
3536 The types `char` and `str` hold textual data.
3537
3538 A value of type `char` is a [Unicode scalar value](
3539 http://www.unicode.org/glossary/#unicode_scalar_value)
3540 (ie. a code point that is not a surrogate),
3541 represented as a 32-bit unsigned word in the 0x0000 to 0xD7FF
3542 or 0xE000 to 0x10FFFF range.
3543 A `[char]` array is effectively an UCS-4 / UTF-32 string.
3544
3545 A value of type `str` is a Unicode string,
3546 represented as a array of 8-bit unsigned bytes holding a sequence of UTF-8 codepoints.
3547 Since `str` is of unknown size, it is not a _first class_ type,
3548 but can only be instantiated through a pointer type,
3549 such as `&str` or `String`.
3550
3551 ### Tuple types
3552
3553 A tuple *type* is a heterogeneous product of other types, called the *elements*
3554 of the tuple. It has no nominal name and is instead structurally typed.
3555
3556 Tuple types and values are denoted by listing the types or values of their
3557 elements, respectively, in a parenthesized, comma-separated
3558 list.
3559
3560 Because tuple elements don't have a name, they can only be accessed by pattern-matching.
3561
3562 The members of a tuple are laid out in memory contiguously, in
3563 order specified by the tuple type.
3564
3565 An example of a tuple type and its use:
3566
3567 ~~~~
3568 type Pair<'a> = (int, &'a str);
3569 let p: Pair<'static> = (10, "hello");
3570 let (a, b) = p;
3571 assert!(b != "world");
3572 ~~~~
3573
3574 ### Vector, Array, and Slice types
3575
3576 Rust has three different types for a list of items:
3577
3578 * `Vec<T>`, a 'vector'
3579 * `[T ..N]`, an 'array'
3580 * `&[T]`, a 'slice'.
3581
3582 A vector is a heap-allocated list of `T`. A vector has ownership over the data
3583 inside of it. It is also able to grow and change in size. It's important to note
3584 that `Vec<T>` is a library type, it's not actually part of the core language.
3585
3586 An array has a fixed size, and can be allocated on either the stack or the heap.
3587
3588 A slice is a 'view' into a vector or array. It doesn't own the data it points
3589 to, it borrows it.
3590
3591 An example of each kind:
3592
3593 ```{rust}
3594 let vec: Vec<int>  = vec![1, 2, 3];
3595 let arr: [int, ..3] = [1, 2, 3];
3596 let s: &[int]      = vec.as_slice();
3597 ```
3598
3599 As you can see, the `vec!` macro allows you to create a `Vec<T>` easily. The
3600 `vec!` macro is also part of the standard library, rather than the language.
3601
3602 All in-bounds elements of vectors, arrays, and slices are always initialized,
3603 and access to a vector, array, or slice is always bounds-checked.
3604
3605 ### Structure types
3606
3607 A `struct` *type* is a heterogeneous product of other types, called the *fields*
3608 of the type.[^structtype]
3609
3610 [^structtype]: `struct` types are analogous `struct` types in C,
3611     the *record* types of the ML family,
3612     or the *structure* types of the Lisp family.
3613
3614 New instances of a `struct` can be constructed with a [struct expression](#structure-expressions).
3615
3616 The memory layout of a `struct` is undefined by default to allow for compiler optimizations like
3617 field reordering, but it can be fixed with the `#[repr(...)]` attribute.
3618 In either case, fields may be given in any order in a corresponding struct *expression*;
3619 the resulting `struct` value will always have the same memory layout.
3620
3621 The fields of a `struct` may be qualified by [visibility modifiers](#re-exporting-and-visibility),
3622 to allow access to data in a structure outside a module.
3623
3624 A _tuple struct_ type is just like a structure type, except that the fields are anonymous.
3625
3626 A _unit-like struct_ type is like a structure type, except that it has no fields.
3627 The one value constructed by the associated [structure expression](#structure-expressions)
3628 is the only value that inhabits such a type.
3629
3630 ### Enumerated types
3631
3632 An *enumerated type* is a nominal, heterogeneous disjoint union type,
3633 denoted by the name of an [`enum` item](#enumerations). [^enumtype]
3634
3635 [^enumtype]: The `enum` type is analogous to a `data` constructor declaration in
3636              ML, or a *pick ADT* in Limbo.
3637
3638 An [`enum` item](#enumerations) declares both the type and a number of *variant constructors*,
3639 each of which is independently named and takes an optional tuple of arguments.
3640
3641 New instances of an `enum` can be constructed by calling one of the variant constructors,
3642 in a [call expression](#call-expressions).
3643
3644 Any `enum` value consumes as much memory as the largest variant constructor for its corresponding `enum` type.
3645
3646 Enum types cannot be denoted *structurally* as types,
3647 but must be denoted by named reference to an [`enum` item](#enumerations).
3648
3649 ### Recursive types
3650
3651 Nominal types &mdash; [enumerations](#enumerated-types) and [structures](#structure-types) &mdash; may be recursive.
3652 That is, each `enum` constructor or `struct` field may refer, directly or indirectly, to the enclosing `enum` or `struct` type itself.
3653 Such recursion has restrictions:
3654
3655 * Recursive types must include a nominal type in the recursion
3656   (not mere [type definitions](#type-definitions),
3657    or other structural types such as [arrays](#vector,-array,-and-slice-types) or [tuples](#tuple-types)).
3658 * A recursive `enum` item must have at least one non-recursive constructor
3659   (in order to give the recursion a basis case).
3660 * The size of a recursive type must be finite;
3661   in other words the recursive fields of the type must be [pointer types](#pointer-types).
3662 * Recursive type definitions can cross module boundaries, but not module *visibility* boundaries,
3663   or crate boundaries (in order to simplify the module system and type checker).
3664
3665 An example of a *recursive* type and its use:
3666
3667 ~~~~
3668 enum List<T> {
3669   Nil,
3670   Cons(T, Box<List<T>>)
3671 }
3672
3673 let a: List<int> = Cons(7, box Cons(13, box Nil));
3674 ~~~~
3675
3676 ### Pointer types
3677
3678 All pointers in Rust are explicit first-class values.
3679 They can be copied, stored into data structures, and returned from functions.
3680 There are two varieties of pointer in Rust:
3681
3682 * References (`&`)
3683   : These point to memory _owned by some other value_.
3684     A reference type is written `&type` for some lifetime-variable `f`,
3685     or just `&'a type` when you need an explicit lifetime.
3686     Copying a reference is a "shallow" operation:
3687     it involves only copying the pointer itself.
3688     Releasing a reference typically has no effect on the value it points to,
3689     with the exception of temporary values, which are released when the last
3690     reference to them is released.
3691
3692 * Raw pointers (`*`)
3693   : Raw pointers are pointers without safety or liveness guarantees.
3694     Raw pointers are written as `*const T` or `*mut T`,
3695     for example `*const int` means a raw pointer to an integer.
3696     Copying or dropping a raw pointer has no effect on the lifecycle of any
3697     other value.  Dereferencing a raw pointer or converting it to any other
3698     pointer type is an [`unsafe` operation](#unsafe-functions).
3699     Raw pointers are generally discouraged in Rust code;
3700     they exist to support interoperability with foreign code,
3701     and writing performance-critical or low-level functions.
3702
3703 The standard library contains additional 'smart pointer' types beyond references
3704 and raw pointers.
3705
3706 ### Function types
3707
3708 The function type constructor `fn` forms new function types.
3709 A function type consists of a possibly-empty set of function-type modifiers
3710 (such as `unsafe` or `extern`), a sequence of input types and an output type.
3711
3712 An example of a `fn` type:
3713
3714 ~~~~
3715 fn add(x: int, y: int) -> int {
3716   return x + y;
3717 }
3718
3719 let mut x = add(5,7);
3720
3721 type Binop<'a> = |int,int|: 'a -> int;
3722 let bo: Binop = add;
3723 x = bo(5,7);
3724 ~~~~
3725
3726 ### Closure types
3727
3728 ~~~~ {.ebnf .notation}
3729 closure_type := [ 'unsafe' ] [ '<' lifetime-list '>' ] '|' arg-list '|'
3730                 [ ':' bound-list ] [ '->' type ]
3731 procedure_type := 'proc' [ '<' lifetime-list '>' ] '(' arg-list ')'
3732                   [ ':' bound-list ] [ '->' type ]
3733 lifetime-list := lifetime | lifetime ',' lifetime-list
3734 arg-list := ident ':' type | ident ':' type ',' arg-list
3735 bound-list := bound | bound '+' bound-list
3736 bound := path | lifetime
3737 ~~~~
3738
3739 The type of a closure mapping an input of type `A` to an output of type `B` is
3740 `|A| -> B`. A closure with no arguments or return values has type `||`.
3741 Similarly, a procedure mapping `A` to `B` is `proc(A) -> B` and a no-argument
3742 and no-return value closure has type `proc()`.
3743
3744 An example of creating and calling a closure:
3745
3746 ```rust
3747 let captured_var = 10i;
3748
3749 let closure_no_args = || println!("captured_var={}", captured_var);
3750
3751 let closure_args = |arg: int| -> int {
3752   println!("captured_var={}, arg={}", captured_var, arg);
3753   arg // Note lack of semicolon after 'arg'
3754 };
3755
3756 fn call_closure(c1: ||, c2: |int| -> int) {
3757   c1();
3758   c2(2);
3759 }
3760
3761 call_closure(closure_no_args, closure_args);
3762
3763 ```
3764
3765 Unlike closures, procedures may only be invoked once, but own their
3766 environment, and are allowed to move out of their environment. Procedures are
3767 allocated on the heap (unlike closures). An example of creating and calling a
3768 procedure:
3769
3770 ```rust
3771 let string = "Hello".to_string();
3772
3773 // Creates a new procedure, passing it to the `spawn` function.
3774 spawn(proc() {
3775   println!("{} world!", string);
3776 });
3777
3778 // the variable `string` has been moved into the previous procedure, so it is
3779 // no longer usable.
3780
3781
3782 // Create an invoke a procedure. Note that the procedure is *moved* when
3783 // invoked, so it cannot be invoked again.
3784 let f = proc(n: int) { n + 22 };
3785 println!("answer: {}", f(20));
3786
3787 ```
3788
3789 ### Object types
3790
3791 Every trait item (see [traits](#traits)) defines a type with the same name as the trait.
3792 This type is called the _object type_ of the trait.
3793 Object types permit "late binding" of methods, dispatched using _virtual method tables_ ("vtables").
3794 Whereas most calls to trait methods are "early bound" (statically resolved) to specific implementations at compile time,
3795 a call to a method on an object type is only resolved to a vtable entry at compile time.
3796 The actual implementation for each vtable entry can vary on an object-by-object basis.
3797
3798 Given a pointer-typed expression `E` of type `&T` or `Box<T>`, where `T` implements trait `R`,
3799 casting `E` to the corresponding pointer type `&R` or `Box<R>` results in a value of the _object type_ `R`.
3800 This result is represented as a pair of pointers:
3801 the vtable pointer for the `T` implementation of `R`, and the pointer value of `E`.
3802
3803 An example of an object type:
3804
3805 ~~~~
3806 trait Printable {
3807   fn stringify(&self) -> String;
3808 }
3809
3810 impl Printable for int {
3811   fn stringify(&self) -> String { self.to_string() }
3812 }
3813
3814 fn print(a: Box<Printable>) {
3815    println!("{}", a.stringify());
3816 }
3817
3818 fn main() {
3819    print(box 10i as Box<Printable>);
3820 }
3821 ~~~~
3822
3823 In this example, the trait `Printable` occurs as an object type in both the type signature of `print`,
3824 and the cast expression in `main`.
3825
3826 ### Type parameters
3827
3828 Within the body of an item that has type parameter declarations, the names of its type parameters are types:
3829
3830 ~~~~
3831 fn map<A: Clone, B: Clone>(f: |A| -> B, xs: &[A]) -> Vec<B> {
3832     if xs.len() == 0 {
3833        return vec![];
3834     }
3835     let first: B = f(xs[0].clone());
3836     let mut rest: Vec<B> = map(f, xs.slice(1, xs.len()));
3837     rest.insert(0, first);
3838     return rest;
3839 }
3840 ~~~~
3841
3842 Here, `first` has type `B`, referring to `map`'s `B` type parameter;
3843 and `rest` has type `Vec<B>`, a vector type with element type `B`.
3844
3845 ### Self types
3846
3847 The special type `self` has a meaning within methods inside an
3848 impl item. It refers to the type of the implicit `self` argument. For
3849 example, in:
3850
3851 ~~~~
3852 trait Printable {
3853   fn make_string(&self) -> String;
3854 }
3855
3856 impl Printable for String {
3857     fn make_string(&self) -> String {
3858         (*self).clone()
3859     }
3860 }
3861 ~~~~
3862
3863 `self` refers to the value of type `String` that is the receiver for a
3864 call to the method `make_string`.
3865
3866 ## Type kinds
3867
3868 Types in Rust are categorized into kinds, based on various properties of the components of the type.
3869 The kinds are:
3870
3871 * `Send`
3872   : Types of this kind can be safely sent between tasks.
3873     This kind includes scalars, owning pointers, owned closures, and
3874     structural types containing only other owned types.
3875     All `Send` types are `'static`.
3876 * `Copy`
3877   : Types of this kind consist of "Plain Old Data"
3878     which can be copied by simply moving bits.
3879     All values of this kind can be implicitly copied.
3880     This kind includes scalars and immutable references,
3881     as well as structural types containing other `Copy` types.
3882 * `'static`
3883   : Types of this kind do not contain any references (except for
3884     references with the `static` lifetime, which are allowed).
3885     This can be a useful guarantee for code
3886     that breaks borrowing assumptions
3887     using [`unsafe` operations](#unsafe-functions).
3888 * `Drop`
3889   : This is not strictly a kind,
3890     but its presence interacts with kinds:
3891     the `Drop` trait provides a single method `drop`
3892     that takes no parameters,
3893     and is run when values of the type are dropped.
3894     Such a method is called a "destructor",
3895     and are always executed in "top-down" order:
3896     a value is completely destroyed
3897     before any of the values it owns run their destructors.
3898     Only `Send` types can implement `Drop`.
3899
3900 * _Default_
3901   : Types with destructors, closure environments,
3902     and various other _non-first-class_ types,
3903     are not copyable at all.
3904     Such types can usually only be accessed through pointers,
3905     or in some cases, moved between mutable locations.
3906
3907 Kinds can be supplied as _bounds_ on type parameters, like traits,
3908 in which case the parameter is constrained to types satisfying that kind.
3909
3910 By default, type parameters do not carry any assumed kind-bounds at all.
3911 When instantiating a type parameter,
3912 the kind bounds on the parameter are checked
3913 to be the same or narrower than the kind
3914 of the type that it is instantiated with.
3915
3916 Sending operations are not part of the Rust language,
3917 but are implemented in the library.
3918 Generic functions that send values
3919 bound the kind of these values to sendable.
3920
3921 # Memory and concurrency models
3922
3923 Rust has a memory model centered around concurrently-executing _tasks_. Thus
3924 its memory model and its concurrency model are best discussed simultaneously,
3925 as parts of each only make sense when considered from the perspective of the
3926 other.
3927
3928 When reading about the memory model, keep in mind that it is partitioned in
3929 order to support tasks; and when reading about tasks, keep in mind that their
3930 isolation and communication mechanisms are only possible due to the ownership
3931 and lifetime semantics of the memory model.
3932
3933 ## Memory model
3934
3935 A Rust program's memory consists of a static set of *items*, a set of
3936 [tasks](#tasks) each with its own *stack*, and a *heap*. Immutable portions of
3937 the heap may be shared between tasks, mutable portions may not.
3938
3939 Allocations in the stack consist of *slots*, and allocations in the heap
3940 consist of *boxes*.
3941
3942 ### Memory allocation and lifetime
3943
3944 The _items_ of a program are those functions, modules and types
3945 that have their value calculated at compile-time and stored uniquely in the
3946 memory image of the rust process. Items are neither dynamically allocated nor
3947 freed.
3948
3949 A task's _stack_ consists of activation frames automatically allocated on
3950 entry to each function as the task executes. A stack allocation is reclaimed
3951 when control leaves the frame containing it.
3952
3953 The _heap_ is a general term that describes two separate sets of boxes:
3954 managed boxes &mdash; which may be subject to garbage collection &mdash; and owned
3955 boxes.  The lifetime of an allocation in the heap depends on the lifetime of
3956 the box values pointing to it. Since box values may themselves be passed in
3957 and out of frames, or stored in the heap, heap allocations may outlive the
3958 frame they are allocated within.
3959
3960 ### Memory ownership
3961
3962 A task owns all memory it can *safely* reach through local variables,
3963 as well as managed, owned boxes and references.
3964
3965 When a task sends a value that has the `Send` trait to another task,
3966 it loses ownership of the value sent and can no longer refer to it.
3967 This is statically guaranteed by the combined use of "move semantics",
3968 and the compiler-checked _meaning_ of the `Send` trait:
3969 it is only instantiated for (transitively) sendable kinds of data constructor and pointers,
3970 never including managed boxes or references.
3971
3972 When a stack frame is exited, its local allocations are all released, and its
3973 references to boxes (both managed and owned) are dropped.
3974
3975 A managed box may (in the case of a recursive, mutable managed type) be cyclic;
3976 in this case the release of memory inside the managed structure may be deferred
3977 until task-local garbage collection can reclaim it. Code can ensure no such
3978 delayed deallocation occurs by restricting itself to owned boxes and similar
3979 unmanaged kinds of data.
3980
3981 When a task finishes, its stack is necessarily empty and it therefore has no
3982 references to any boxes; the remainder of its heap is immediately freed.
3983
3984 ### Memory slots
3985
3986 A task's stack contains slots.
3987
3988 A _slot_ is a component of a stack frame, either a function parameter,
3989 a [temporary](#lvalues,-rvalues-and-temporaries), or a local variable.
3990
3991 A _local variable_ (or *stack-local* allocation) holds a value directly,
3992 allocated within the stack's memory. The value is a part of the stack frame.
3993
3994 Local variables are immutable unless declared otherwise like: `let mut x = ...`.
3995
3996 Function parameters are immutable unless declared with `mut`. The
3997 `mut` keyword applies only to the following parameter (so `|mut x, y|`
3998 and `fn f(mut x: Box<int>, y: Box<int>)` declare one mutable variable `x` and
3999 one immutable variable `y`).
4000
4001 Methods that take either `self` or `Box<Self>` can optionally place them in a
4002 mutable slot by prefixing them with `mut` (similar to regular arguments):
4003
4004 ~~~
4005 trait Changer {
4006     fn change(mut self) -> Self;
4007     fn modify(mut self: Box<Self>) -> Box<Self>;
4008 }
4009 ~~~
4010
4011 Local variables are not initialized when allocated; the entire frame worth of
4012 local variables are allocated at once, on frame-entry, in an uninitialized
4013 state. Subsequent statements within a function may or may not initialize the
4014 local variables. Local variables can be used only after they have been
4015 initialized; this is enforced by the compiler.
4016
4017 ### Owned boxes
4018
4019 An  _owned box_ is a reference to a heap allocation holding another value, which is constructed
4020 by the prefix operator `box`. When the standard library is in use, the type of an owned box is
4021 `std::owned::Box<T>`.
4022
4023 An example of an owned box type and value:
4024
4025 ~~~~
4026 let x: Box<int> = box 10;
4027 ~~~~
4028
4029 Owned box values exist in 1:1 correspondence with their heap allocation,
4030 copying an owned box value makes a shallow copy of the pointer.
4031 Rust will consider a shallow copy of an owned box to move ownership of the value. After a value has been moved, the source location cannot be used unless it is reinitialized.
4032
4033 ~~~~
4034 let x: Box<int> = box 10;
4035 let y = x;
4036 // attempting to use `x` will result in an error here
4037 ~~~~
4038
4039
4040
4041 ## Tasks
4042
4043 An executing Rust program consists of a tree of tasks.
4044 A Rust _task_ consists of an entry function, a stack,
4045 a set of outgoing communication channels and incoming communication ports,
4046 and ownership of some portion of the heap of a single operating-system process.
4047 (We expect that many programs will not use channels and ports directly,
4048 but will instead use higher-level abstractions provided in standard libraries,
4049 such as pipes.)
4050
4051 Multiple Rust tasks may coexist in a single operating-system process.
4052 The runtime scheduler maps tasks to a certain number of operating-system threads.
4053 By default, the scheduler chooses the number of threads based on
4054 the number of concurrent physical CPUs detected at startup.
4055 It's also possible to override this choice at runtime.
4056 When the number of tasks exceeds the number of threads &mdash; which is likely &mdash;
4057 the scheduler multiplexes the tasks onto threads.[^mnscheduler]
4058
4059 [^mnscheduler]: This is an M:N scheduler, which is known to give suboptimal
4060     results for CPU-bound concurrency problems.  In such cases, running with the
4061     same number of threads and tasks can yield better results.  Rust has M:N
4062     scheduling in order to support very large numbers of tasks in contexts where
4063     threads are too resource-intensive to use in large number.  The cost of
4064     threads varies substantially per operating system, and is sometimes quite
4065     low, so this flexibility is not always worth exploiting.
4066
4067 ### Communication between tasks
4068
4069 Rust tasks are isolated and generally unable to interfere with one another's memory directly,
4070 except through [`unsafe` code](#unsafe-functions).
4071 All contact between tasks is mediated by safe forms of ownership transfer,
4072 and data races on memory are prohibited by the type system.
4073
4074 Inter-task communication and co-ordination facilities are provided in the standard library.
4075 These include:
4076
4077   - synchronous and asynchronous communication channels with various communication topologies
4078   - read-only and read-write shared variables with various safe mutual exclusion patterns
4079   - simple locks and semaphores
4080
4081 When such facilities carry values, the values are restricted to the [`Send` type-kind](#type-kinds).
4082 Restricting communication interfaces to this kind ensures that no references or managed pointers move between tasks.
4083 Thus access to an entire data structure can be mediated through its owning "root" value;
4084 no further locking or copying is required to avoid data races within the substructure of such a value.
4085
4086 ### Task lifecycle
4087
4088 The _lifecycle_ of a task consists of a finite set of states and events
4089 that cause transitions between the states. The lifecycle states of a task are:
4090
4091 * running
4092 * blocked
4093 * failing
4094 * dead
4095
4096 A task begins its lifecycle &mdash; once it has been spawned &mdash; in the *running*
4097 state. In this state it executes the statements of its entry function, and any
4098 functions called by the entry function.
4099
4100 A task may transition from the *running* state to the *blocked*
4101 state any time it makes a blocking communication call. When the
4102 call can be completed &mdash; when a message arrives at a sender, or a
4103 buffer opens to receive a message &mdash; then the blocked task will
4104 unblock and transition back to *running*.
4105
4106 A task may transition to the *failing* state at any time, due being
4107 killed by some external event or internally, from the evaluation of a
4108 `fail!()` macro. Once *failing*, a task unwinds its stack and
4109 transitions to the *dead* state. Unwinding the stack of a task is done by
4110 the task itself, on its own control stack. If a value with a destructor is
4111 freed during unwinding, the code for the destructor is run, also on the task's
4112 control stack. Running the destructor code causes a temporary transition to a
4113 *running* state, and allows the destructor code to cause any subsequent
4114 state transitions.  The original task of unwinding and failing thereby may
4115 suspend temporarily, and may involve (recursive) unwinding of the stack of a
4116 failed destructor. Nonetheless, the outermost unwinding activity will continue
4117 until the stack is unwound and the task transitions to the *dead*
4118 state. There is no way to "recover" from task failure.  Once a task has
4119 temporarily suspended its unwinding in the *failing* state, failure
4120 occurring from within this destructor results in *hard* failure.
4121 A hard failure currently results in the process aborting.
4122
4123 A task in the *dead* state cannot transition to other states; it exists
4124 only to have its termination status inspected by other tasks, and/or to await
4125 reclamation when the last reference to it drops.
4126
4127 ### Task scheduling
4128
4129 The currently scheduled task is given a finite *time slice* in which to
4130 execute, after which it is *descheduled* at a loop-edge or similar
4131 preemption point, and another task within is scheduled, pseudo-randomly.
4132
4133 An executing task can yield control at any time, by making a library call to
4134 `std::task::yield`, which deschedules it immediately. Entering any other
4135 non-executing state (blocked, dead) similarly deschedules the task.
4136
4137 # Runtime services, linkage and debugging
4138
4139 The Rust _runtime_ is a relatively compact collection of C++ and Rust code
4140 that provides fundamental services and datatypes to all Rust tasks at
4141 run-time. It is smaller and simpler than many modern language runtimes. It is
4142 tightly integrated into the language's execution model of memory, tasks,
4143 communication and logging.
4144
4145 > **Note:** The runtime library will merge with the `std` library in future versions of Rust.
4146
4147 ### Memory allocation
4148
4149 The runtime memory-management system is based on a _service-provider interface_,
4150 through which the runtime requests blocks of memory from its environment
4151 and releases them back to its environment when they are no longer needed.
4152 The default implementation of the service-provider interface
4153 consists of the C runtime functions `malloc` and `free`.
4154
4155 The runtime memory-management system, in turn, supplies Rust tasks with
4156 facilities for allocating releasing stacks, as well as allocating and freeing
4157 heap data.
4158
4159 ### Built in types
4160
4161 The runtime provides C and Rust code to assist with various built-in types,
4162 such as arrays, strings, and the low level communication system (ports,
4163 channels, tasks).
4164
4165 Support for other built-in types such as simple types, tuples and
4166 enums is open-coded by the Rust compiler.
4167
4168 ### Task scheduling and communication
4169
4170 The runtime provides code to manage inter-task communication.  This includes
4171 the system of task-lifecycle state transitions depending on the contents of
4172 queues, as well as code to copy values between queues and their recipients and
4173 to serialize values for transmission over operating-system inter-process
4174 communication facilities.
4175
4176 ### Linkage
4177
4178 The Rust compiler supports various methods to link crates together both
4179 statically and dynamically. This section will explore the various methods to
4180 link Rust crates together, and more information about native libraries can be
4181 found in the [ffi guide][ffi].
4182
4183 In one session of compilation, the compiler can generate multiple artifacts
4184 through the usage of either command line flags or the `crate_type` attribute.
4185 If one or more command line flag is specified, all `crate_type` attributes will
4186 be ignored in favor of only building the artifacts specified by command line.
4187
4188 * `--crate-type=bin`, `#[crate_type = "bin"]` - A runnable executable will be
4189   produced.  This requires that there is a `main` function in the crate which
4190   will be run when the program begins executing. This will link in all Rust and
4191   native dependencies, producing a distributable binary.
4192
4193 * `--crate-type=lib`, `#[crate_type = "lib"]` - A Rust library will be produced.
4194   This is an ambiguous concept as to what exactly is produced because a library
4195   can manifest itself in several forms. The purpose of this generic `lib` option
4196   is to generate the "compiler recommended" style of library. The output library
4197   will always be usable by rustc, but the actual type of library may change from
4198   time-to-time. The remaining output types are all different flavors of
4199   libraries, and the `lib` type can be seen as an alias for one of them (but the
4200   actual one is compiler-defined).
4201
4202 * `--crate-type=dylib`, `#[crate_type = "dylib"]` - A dynamic Rust library will
4203   be produced. This is different from the `lib` output type in that this forces
4204   dynamic library generation. The resulting dynamic library can be used as a
4205   dependency for other libraries and/or executables.  This output type will
4206   create `*.so` files on linux, `*.dylib` files on osx, and `*.dll` files on
4207   windows.
4208
4209 * `--crate-type=staticlib`, `#[crate_type = "staticlib"]` - A static system
4210   library will be produced. This is different from other library outputs in that
4211   the Rust compiler will never attempt to link to `staticlib` outputs. The
4212   purpose of this output type is to create a static library containing all of
4213   the local crate's code along with all upstream dependencies. The static
4214   library is actually a `*.a` archive on linux and osx and a `*.lib` file on
4215   windows. This format is recommended for use in situations such as linking
4216   Rust code into an existing non-Rust application because it will not have
4217   dynamic dependencies on other Rust code.
4218
4219 * `--crate-type=rlib`, `#[crate_type = "rlib"]` - A "Rust library" file will be
4220   produced.  This is used as an intermediate artifact and can be thought of as a
4221   "static Rust library". These `rlib` files, unlike `staticlib` files, are
4222   interpreted by the Rust compiler in future linkage. This essentially means
4223   that `rustc` will look for metadata in `rlib` files like it looks for metadata
4224   in dynamic libraries. This form of output is used to produce statically linked
4225   executables as well as `staticlib` outputs.
4226
4227 Note that these outputs are stackable in the sense that if multiple are
4228 specified, then the compiler will produce each form of output at once without
4229 having to recompile. However, this only applies for outputs specified by the same
4230 method. If only `crate_type` attributes are specified, then they will all be
4231 built, but if one or more `--crate-type` command line flag is specified,
4232 then only those outputs will be built.
4233
4234 With all these different kinds of outputs, if crate A depends on crate B, then
4235 the compiler could find B in various different forms throughout the system. The
4236 only forms looked for by the compiler, however, are the `rlib` format and the
4237 dynamic library format. With these two options for a dependent library, the
4238 compiler must at some point make a choice between these two formats. With this
4239 in mind, the compiler follows these rules when determining what format of
4240 dependencies will be used:
4241
4242 1. If a static library is being produced, all upstream dependencies are
4243    required to be available in `rlib` formats. This requirement stems from the
4244    reason that a dynamic library cannot be converted into a static format.
4245
4246    Note that it is impossible to link in native dynamic dependencies to a static
4247    library, and in this case warnings will be printed about all unlinked native
4248    dynamic dependencies.
4249
4250 2. If an `rlib` file is being produced, then there are no restrictions on what
4251    format the upstream dependencies are available in. It is simply required that
4252    all upstream dependencies be available for reading metadata from.
4253
4254    The reason for this is that `rlib` files do not contain any of their upstream
4255    dependencies. It wouldn't be very efficient for all `rlib` files to contain a
4256    copy of `libstd.rlib`!
4257
4258 3. If an executable is being produced and the `-C prefer-dynamic` flag is not
4259    specified, then dependencies are first attempted to be found in the `rlib`
4260    format. If some dependencies are not available in an rlib format, then
4261    dynamic linking is attempted (see below).
4262
4263 4. If a dynamic library or an executable that is being dynamically linked is
4264    being produced, then the compiler will attempt to reconcile the available
4265    dependencies in either the rlib or dylib format to create a final product.
4266
4267    A major goal of the compiler is to ensure that a library never appears more
4268    than once in any artifact. For example, if dynamic libraries B and C were
4269    each statically linked to library A, then a crate could not link to B and C
4270    together because there would be two copies of A. The compiler allows mixing
4271    the rlib and dylib formats, but this restriction must be satisfied.
4272
4273    The compiler currently implements no method of hinting what format a library
4274    should be linked with. When dynamically linking, the compiler will attempt to
4275    maximize dynamic dependencies while still allowing some dependencies to be
4276    linked in via an rlib.
4277
4278    For most situations, having all libraries available as a dylib is recommended
4279    if dynamically linking. For other situations, the compiler will emit a
4280    warning if it is unable to determine which formats to link each library with.
4281
4282 In general, `--crate-type=bin` or `--crate-type=lib` should be sufficient for
4283 all compilation needs, and the other options are just available if more
4284 fine-grained control is desired over the output format of a Rust crate.
4285
4286 ### Logging system
4287
4288 The runtime contains a system for directing [logging
4289 expressions](#logging-expressions) to a logging console and/or internal logging
4290 buffers. Logging can be enabled per module.
4291
4292 Logging output is enabled by setting the `RUST_LOG` environment
4293 variable.  `RUST_LOG` accepts a logging specification made up of a
4294 comma-separated list of paths, with optional log levels. For each
4295 module containing log expressions, if `RUST_LOG` contains the path to
4296 that module or a parent of that module, then logs of the appropriate
4297 level will be output to the console.
4298
4299 The path to a module consists of the crate name, any parent modules,
4300 then the module itself, all separated by double colons (`::`).  The
4301 optional log level can be appended to the module path with an equals
4302 sign (`=`) followed by the log level, from 1 to 4, inclusive. Level 1
4303 is the error level, 2 is warning, 3 info, and 4 debug. You can also
4304 use the symbolic constants `error`, `warn`, `info`, and `debug`.  Any
4305 logs less than or equal to the specified level will be output. If not
4306 specified then log level 4 is assumed.  Debug messages can be omitted
4307 by passing `--cfg ndebug` to `rustc`.
4308
4309 As an example, to see all the logs generated by the compiler, you would set
4310 `RUST_LOG` to `rustc`, which is the crate name (as specified in its `crate_id`
4311 [attribute](#attributes)). To narrow down the logs to just crate resolution,
4312 you would set it to `rustc::metadata::creader`. To see just error logging
4313 use `rustc=0`.
4314
4315 Note that when compiling source files that don't specify a
4316 crate name the crate is given a default name that matches the source file,
4317 with the extension removed. In that case, to turn on logging for a program
4318 compiled from, e.g. `helloworld.rs`, `RUST_LOG` should be set to `helloworld`.
4319
4320 #### Logging Expressions
4321
4322 Rust provides several macros to log information. Here's a simple Rust program
4323 that demonstrates all four of them:
4324
4325 ~~~~
4326 #![feature(phase)]
4327 #[phase(plugin, link)] extern crate log;
4328
4329 fn main() {
4330     error!("This is an error log")
4331     warn!("This is a warn log")
4332     info!("this is an info log")
4333     debug!("This is a debug log")
4334 }
4335 ~~~~
4336
4337 These four log levels correspond to levels 1-4, as controlled by `RUST_LOG`:
4338
4339 ```sh
4340 $ RUST_LOG=rust=3 ./rust
4341 This is an error log
4342 This is a warn log
4343 this is an info log
4344 ```
4345
4346 # Appendix: Rationales and design tradeoffs
4347
4348 *TODO*.
4349
4350 # Appendix: Influences and further references
4351
4352 ## Influences
4353
4354 >  The essential problem that must be solved in making a fault-tolerant
4355 >  software system is therefore that of fault-isolation. Different programmers
4356 >  will write different modules, some modules will be correct, others will have
4357 >  errors. We do not want the errors in one module to adversely affect the
4358 >  behaviour of a module which does not have any errors.
4359 >
4360 >  &mdash; Joe Armstrong
4361
4362 >  In our approach, all data is private to some process, and processes can
4363 >  only communicate through communications channels. *Security*, as used
4364 >  in this paper, is the property which guarantees that processes in a system
4365 >  cannot affect each other except by explicit communication.
4366 >
4367 >  When security is absent, nothing which can be proven about a single module
4368 >  in isolation can be guaranteed to hold when that module is embedded in a
4369 >  system [...]
4370 >
4371 >  &mdash; Robert Strom and Shaula Yemini
4372
4373 >  Concurrent and applicative programming complement each other. The
4374 >  ability to send messages on channels provides I/O without side effects,
4375 >  while the avoidance of shared data helps keep concurrent processes from
4376 >  colliding.
4377 >
4378 >  &mdash; Rob Pike
4379
4380 Rust is not a particularly original language. It may however appear unusual
4381 by contemporary standards, as its design elements are drawn from a number of
4382 "historical" languages that have, with a few exceptions, fallen out of
4383 favour. Five prominent lineages contribute the most, though their influences
4384 have come and gone during the course of Rust's development:
4385
4386 * The NIL (1981) and Hermes (1990) family. These languages were developed by
4387   Robert Strom, Shaula Yemini, David Bacon and others in their group at IBM
4388   Watson Research Center (Yorktown Heights, NY, USA).
4389
4390 * The Erlang (1987) language, developed by Joe Armstrong, Robert Virding, Claes
4391   Wikstr&ouml;m, Mike Williams and others in their group at the Ericsson Computer
4392   Science Laboratory (&Auml;lvsj&ouml;, Stockholm, Sweden) .
4393
4394 * The Sather (1990) language, developed by Stephen Omohundro, Chu-Cheow Lim,
4395   Heinz Schmidt and others in their group at The International Computer
4396   Science Institute of the University of California, Berkeley (Berkeley, CA,
4397   USA).
4398
4399 * The Newsqueak (1988), Alef (1995), and Limbo (1996) family. These
4400   languages were developed by Rob Pike, Phil Winterbottom, Sean Dorward and
4401   others in their group at Bell Labs Computing Sciences Research Center
4402   (Murray Hill, NJ, USA).
4403
4404 * The Napier (1985) and Napier88 (1988) family. These languages were
4405   developed by Malcolm Atkinson, Ron Morrison and others in their group at
4406   the University of St. Andrews (St. Andrews, Fife, UK).
4407
4408 Additional specific influences can be seen from the following languages:
4409
4410 * The structural algebraic types and compilation manager of SML.
4411 * The attribute and assembly systems of C#.
4412 * The references and deterministic destructor system of C++.
4413 * The memory region systems of the ML Kit and Cyclone.
4414 * The typeclass system of Haskell.
4415 * The lexical identifier rule of Python.
4416 * The block syntax of Ruby.
4417
4418 [ffi]: guide-ffi.html