Rust 往事 | Loop 和 While True 之争

张汉东

发布于 2020-09-01 09:53:28

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发布于 2020-09-01 09:53:28

理清头脑混沌，觉醒心智天地

我不太清楚「Rust 往事」会不会是一个系列，先建个专栏再说。本来想把「往事」限定于 1.0 版本之前，但又觉得太狭隘了。Rust 是一门不断向前发展的语言，所谓往事，我觉得应该是 Rust 在发展过程中，经历过的所有决策和讨论。一切过往，皆为序章。

引子

我曾经一直想不明白一个问题：为什么下面代码中 while true 无法通过编译？

fn main() {
    let mut a;
    while true {
         a = 1;
         break ;
    }
    println!("{}", a); // error[E0381]: borrow of possibly-uninitialized variable: `a`
}

而将 while true 换为 loop 则可以通过编译：

fn main() {
    let mut a;
    loop {
         a = 1;
         break ;
    }
    println!("{}", a);
}

我清楚它们之间的区别， while true 在编译期静态分析的时候和 loop 不太一样。

前者因为是 while 条件，所以编译器无法在编译期确定它的值到底是不是 true，因为 while 表达式的条件位置并非一个常量上下文，所以无法在编译期求值，而只能检查类型。

后者则因为是永久循环，必然会执行一次，何况这里又加了 break，所以编译器会在编译期将 a 直接初始化为常量 1。即便这里不加 break，编译器也会进行初始化，大不了加个 goto 指令一直初始化。

之前 const fn 中无法使用 while 也就罢了，现在 1.46 版本中 const fn 增加了对 if/ while 的支持，可为什么还不愿意（并非识别不了）识别 while true 呢？

loop 和 while true 之争

于是，我翻了一下 Rust 语言源码仓库里的issues，找到一条有意思的 issues #12975：

「Remove `loop` keyword from the language」，地址：https://github.com/rust-lang/rust/issues/12975。

什么情况？从 Rust 中移除 loop 关键字？仔细看了一下，才发现是 2014 年的。该 Issues 建议：

移除 loop 关键字，换成 while true。注意，这里是将 while true 整体来替代 loop。因为其他很多语言都是用的 while true ，这里就不必要加 loop 了。
while true 可以简化为 while { ... } .

这个建议看上去，好像是挺有道理。于是，另外一个人就马上响应，写了一份 RFC：「Propose replacing the `loop` keyword with `while true`」，地址：https://github.com/rust-lang/rfcs/pull/429。

这个 RFC 当然没有被通过审核，否则现在就看不到 loop 关键字了，官方团队以「没有兴趣删除 loop 为由，关闭了此 RFC」。看当时 RFC PR 下面的讨论，nrc 其实说了具体的理由：「这种更改，其实是在区别对待 while <condition == true > 和 while true」，这种设计比较粗鲁。假如 while 后面加了一个被识别为 true 的常量表达式，用不用通过编译？

Rust 语言设计的原则之一，就是高度一致性。这样的设计就搞的很迷。

从现在这个时间节点上回头看，Rust 官方没有接受这个 RFC 是对的。

至此，我的问题也迎刃而解：

虽然在编译期识别 true 字面量易如反掌，但整体来看，while true 其实属于一种特殊的情况，更为普遍的是 while (constexpr == true) 的情况，如果后者的条件表达式越复杂越难判断到底是不是 true。

为了保持语言的一致性，就不能给 while true 开小灶。语言缺乏一致性，对于开发者来说，其实是一种灾难。

妥协

即便如此，while true 依然是个问题。

于是 Rust 团队增加了一个 lint : #[warn(while_true)] ，默认情况下是 warn，但也可以使用，#[deny(while_true)] 和 #[allow(while_true)] 。

warning: denote infinite loops with `loop { ... }`
 --> src/lib.rs:6:5
  |
6 |     while true {
  |     ^^^^^^^^^^ help: use `loop`
  |
  = note: `#[warn(while_true)]` on by default

当你习惯性使用 while true 的时候，Rust 会以警告的方式提示你：无限循环请使用 loop。但是你执意要使用 while true 的话，就最好加上 `#[allow(while_true)]` 。然而，我其实更喜欢用 loop，简单明了。

这其实也算是 Rust 语言设计上的一种妥协吧。原因有二：