Variáveis e Mutabilidade

Como mencionado no Capítulo 2, por padrão, as variáveis são imutáveis. Essa é uma das maneiras que o Rust lhe dá para escrever o seu código de modo seguro e a fácil concorrência que Rust oferece. No entanto, você ainda tem a opção de tornar a sua variável mutável. Vamos explorar como e por que Rust incentiva você a usar variáveis imutáveis e por que às vezes pode não optar por utilizá-las.

Quando uma variável é imutável, logo que um valor é associado a uma variável, você não pode mudar este valor. Para ilustrar isso, vamos criar um projeto chamado variaveis no seu diretório projetos usando cargo new --bin variables.

Então dentro do novo diretório chamado variaveis, abra src/main.rs e substitua o código com o código abaixo, que não irá compilar:

Nome do arquivo: src/main.rs

fn main() {
    let x = 5;
    println!("O valor de x é: {}", x);
    x = 6;
    println!("O valor de x é: {}", x);
}

Salve e execute o programa usando cargo run. Você deve receber uma mensagem de erro, conforme mostrado nesta saída:

error[E0384]: cannot assign twice to immutable variable `x`
 --> src/main.rs:4:5
  |
2 |     let x = 5;
  |         - first assignment to `x`
3 |     println!("O valor de x é: {}", x);
4 |     x = 6;
  |     ^^^^^ cannot assign twice to immutable variable

Esse exemplo mostra como o compilador ajuda você a encontrar erros no seus programas. Mesmo que erros de compilação sejam frustrantes, eles apenas significam que seu programa não está fazendo de modo seguro o que você espera fazer; eles não siginificam que você não é um bom programador! Programadores experientes também recebem erros de compilação.

A mensagem indica que a causa do erro é que você não pode atribuir mais de uma vez à variável imutável x, porque você tentou atribuir um segundo valor à variável x.

É importante que nos recebamos erros em tempo de compilação quando tentamos alterar um valor que anteriormente foi indicado como imutável, porque esta situação pode ocasionar erros. Se uma parte do seu código funciona assumindo que o valor nunca será alterado e outra parte do seu código muda este valor, é possível que a primeira parte do código não faça o que foi projetada para fazer. A causa desse tipo de falha pode ser difícil de rastrear, especialmente quando o segundo trecho de código muda o valor apenas algumas vezes.

Em Rust, o compilador garante que quando você afirma que um valor não pode mudar, ele não mude. Isso significa que quando você está lendo e ecrevendo código, você não tenha de acompanhar como e onde um valor pode mudar. E assim seu código fica mais fácil de entender.

Mas mutabilidade pode ser muito útil. Variáveis são imutáveis por padrão; como você fez no Capítulo 2, você pode torná-las mutáveis adicionando mut na frente do nome da variável. Além de permitir que este valor mude, mut transmite a intenção aos futuros leitores do código, indicando que naquela parte do código estarão mudando o valor da variável.

Por exemplo, vamos mudar src/main.rs para o seguinte:

Nome do arquivo: src/main.rs

fn main() {
    let mut x = 5;
    println!("O valor de x é: {}", x);
    x = 6;
    println!("O valor de x é: {}", x);
}

Quando executamos o programa, recebemos isso:

$ cargo run
   Compiling variaveis v0.1.0 (file:///projects/variaveis)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.30 secs
     Running `target/debug/variaveis`
O valor de x é: 5
O valor de x é: 6

Estamos autorizados a mudar o valor 5 contido em x para 6 quando mut é usado. Em alguns casos, você precisará criar uma variável mutável porque ela será mais conveniente para escrever do que se fosse imutável.

Tem vários compromissos a serem considerados além de prevenção de falhas. Por exemplo, nos casos em que você usa estruturas de dados grandes, a alteração em uma instância pode ser mais rápida do que copiar e retornar a nova instância alocada. Com estruturas de dados menores, criar novas instâncias e escrever em um estilo de programação funcional pode ser mais fácil de entender, portanto, um desempenho menor pode ser uma penalidade que vale a pena para obter mais clareza.

Diferenças entre variáveis e constantes

Ser incapaz de mudar o valor de uma variável, pode ter feito você lembrar de outro conceito de programação, que a maioria das outras linguagens possui, chamado: constantes. Como variáveis imutáveis, constantes são valores que estão vinculados ao nome e não podem serem alterados, mas há algumas diferenças entre constantes e variáveis.

Primeiro, você não pode usar mut com constantes. Constante não são apenas imutáveis por padrão, constante são sempre imutáveis.

Você declara constante usando a palavra-chave const em vez de let, e o tipo do valor necessita ser específicado. Falaremos sobre tipos de dados na próxima seção, "Data Type", então não se preocupe com os detalhes por agora. Apenas saiba que você precisa especificar o tipo.

Constantes podem ser declaradas em qualquer escopo, incluindo o escopo global, o que os tornam úteis para valores que várias partes do código precisa conhecer.

A última diferença é que as constantes podem ser definidas apenas para uma expressão constante, ou seja, não pode ser o resultado de uma chamada de função ou qualquer outro valor que só poderia ser calculado em tempo de execução.

Aqui está um exemplo de uma declaração constante, em que o nome da constante é PONTOS_MAXIMOS e o valor definido é 100,000 (por convenção, contantes em Rust são nomeadas usando maiúsculas e sublinhado entre as palavras):

#![allow(unused)]
fn main() {
const PONTOS_MAXIMOS: u32 = 100_000;
}

Constante são válidas durante todo o tempo de execução de um programa, dentro do escopo em que foram declaradas, tornando-as uma ótima escolha para valores no domínio da aplicação, que várias partes do programa necessitam conhecer, como por exemplo, o número máximo de pontos um jogador pode ter ou a velocidade da luz.

A nomeação de valores codificados permanentemente usados em todo o programa como constantes é útil para transmitir o significado desse valor para futuros mantenedores do código. Também ajuda ter apenas um lugar em seu código que você precisaria mudar se o valor codificado precisasse ser atualizado no futuro.

Shadowing

Como você viu na seção “Comparando o Adivinha ao Número Secreto” no Capítulo 2, você pode declarar uma nova variável com o mesmo nome de uma variável anterior, e a nova variável sombreia a variável anterior. Rustaceans dizem que a primeira variável é sombreada pela segunda, o que significa que o segundo valor da variável é o que aparece quando a variável é usada. Podemos sombrear uma variável usando o mesmo nome da variável e repetindo o uso da palavra-chave let da seguinte forma:

Nome do arquivo: src/main.rs

fn main() {
    let x = 5;

    let x = x + 1;

    let x = x * 2;

    println!("O valor de x é: {}", x);
}

Esse programa primeiro vincula x ao valor 5. Em seguida x é sombreado por let x = , pegando o valor original e adicionando 1, então o valor de x é 6. O terceiro let também sombrea x, multiplicando o valor anterior por 2 para então x ficar com o valor final de 12. Quando nós executamos esse programa, é produzida a seguinte saída:

$ cargo run
   Compiling variaveis v0.1.0 (file:///projects/variaveis)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.31 secs
     Running `target/debug/variaveis`
O valor de x é: 12

Shadowing é diferente do que dizer que uma variável é mut, porque teremos um erro em tempo de compilação se, acidentalmente, tentarmos reatribuir essa variável sem utilizar let. Usando let, nós podemos realizar algumas transformações, mas sem ter uma variável imutável após estas transformações terem sido concluídas.

Uma outra diferença entre mut e shadowing é que, como estamos efetivamente criando uma nova várivel, quando usamos novamente a palavra-chave let, nós podemos mudar o tipo do valor, mas reutilizando o mesmo nome. Por exemplo, digamos que nosso programa solicite ao usuário que mostre quantos espaços deseja entre um texto, inserindo caracteres de espaço, mas queremos armazenar essa entrada como um número:

#![allow(unused)]
fn main() {
let espacos = "   ";
let espacos = espacos.len();
}

Essa construção é permitida, porque a primeira variável espacos é do tipo string e a segunda variável, que é uma nova variável que tem o mesmo nome que a primeira, é do tipo numérico. Shadowing nos poupa de ter de criar nomes diferentes, como str_espacos e num_espacos; em vez disso, podemos simplesmente reutilizar o nome espacos. No entanto, se tentassemos usar mut para isso, como mostramos aqui, teremos um erro em tempo de compilação:

let mut espacos = "   ";
espacos = espacos.len();

O erro diz que não podemos alterar o tipo de variável:

error[E0308]: mismatched types
 --> src/main.rs:3:14
  |
3 |     espacos = espacos.len();
  |              ^^^^^^^^^^^^ expected &str, found usize
  |
  = note: expected type `&str`
             found type `usize`

Agora que exploramos como as variáveis funcionam, vamos ver mais tipos de dados.