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1 // Rust-101, Part 00: Algebraic datatypes
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4 // As our first piece of Rust code, we want to write a function that computes the
5 // minimum of a list.
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7 //@ ## Getting started
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9 //@ Let us start by thinking about the *type* of our function. Rust forces us to give the types of
10 //@ all arguments, and the return type, before we even start writing the body. In the case of our
11 //@ minimum function, we may be inclined to say that it returns a number. But then we would be in
12 //@ trouble: What's the minimum of an empty list? The type of the function says we have to return
13 //@ *something*. We could just choose 0, but that would be kind of arbitrary. What we need
14 //@ is a type that is "a number, or nothing". Such a type (of multiple exclusive options)
15 //@ is called an "algebraic datatype", and Rust lets us define such types with the keyword `enum`.
16 //@ Coming from C(++), you can think of such a type as a `union`, together with a field that
17 //@ stores the variant of the union that's currently used.
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19 // An `enum` for "a number or nothing" could look as follows:
20 enum NumberOrNothing {
21     Number(i32),
22     Nothing
23 }
24 //@ Notice that `i32` is the type of (signed, 32-bit) integers. To write down the type of
25 //@ the minimum function, we need just one more ingredient: `Vec<i32>` is the type of
26 //@ (growable) arrays of numbers, and we will use that as our list type.
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28 // Observe how in Rust, the return type comes *after* the arguments.
29 fn vec_min(vec: Vec<i32>) -> NumberOrNothing {
30     //@ In the function, we first need some variable to store the minimum as computed so far.
31     //@ Since we start out with nothing computed, this will again be a 
32     //@ "number or nothing":
33     let mut min = NumberOrNothing::Nothing;
34     //@ We do not have to write a type next to `min`, Rust can figure that out automatically
35     //@ (a bit like `auto` in C++11). Also notice the `mut`: In Rust, variables are
36     //@ immutable per default, and you need to tell Rust if you want
37     //@ to change a variable later.
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39     // Now we want to *iterate* over the list. Rust has some nice syntax for iterators:
40     for el in vec {
41         // So `el` is an element of the list. We need to update `min` accordingly, but how do we
42         // get the current number in there? This is what pattern matching can do:
43         match min {
44             // In this case (*arm*) of the `match`, `min` is currently nothing, so let's just make
45             // it the number `el`.
46             NumberOrNothing::Nothing => {
47                 min = NumberOrNothing::Number(el);                  /*@*/
48             },
49             // In this arm, `min` is currently the number `n`, so let's compute the new minimum and
50             // store it.
51             //@ We will write the function `min_i32` just after we completed this one.
52             NumberOrNothing::Number(n) => {
53                 let new_min = min_i32(n, el);                       /*@*/
54                 min = NumberOrNothing::Number(new_min);             /*@*/
55             }
56         }
57         //@ Notice that Rust makes sure you did not forget to handle any case in your `match`. We
58         //@ say that the pattern matching has to be *exhaustive*.
59     }
60     // Finally, we return the result of the computation.
61     return min;
62 }
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64 // Now that we reduced the problem to computing the minimum of two integers, let's do that.
65 fn min_i32(a: i32, b: i32) -> i32 {
66     if a < b {
67         return a;                                                   /*@*/
68     } else {
69         return b;                                                   /*@*/
70     }
71 }
72
73 // Phew. We wrote our first Rust function! But all this `NumberOrNothing::` is getting kind of
74 // ugly. Can't we do that nicer?
75
76 // Indeed, we can: The following line tells Rust to take
77 // the constructors of `NumberOrNothing` into the local namespace.
78 // Try moving that above the function, and removing all the occurrences of `NumberOrNothing::`.
79 use self::NumberOrNothing::{Number,Nothing};
80
81 // To call this function, we now just need a list. Of course, ultimately we want to ask the user for
82 // a list of numbers, but for now, let's just hard-code something.
83
84 //@ `vec!` is a *macro* (as indicated by `!`) that constructs a constant `Vec<_>` with the given
85 //@ elements.
86 fn read_vec() -> Vec<i32> {
87     vec![18,5,7,1,9,27]                                             /*@*/
88 }
89
90 // Of course, we would also like to actually see the result of the computation, so we need to print the result.
91 //@ Of course Rust can print numbers, but after calling `vec_min`, we have a `NumberOrNothing`.
92 //@ So let's write a small helper function that prints such values.
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94 //@ `println!` is again a macro, where the first argument is a *format string*. For
95 //@ now, you just need to know that `{}` is the placeholder for a value, and that Rust
96 //@ will check at compile-time that you supplied the right number of arguments.
97 fn print_number_or_nothing(n: NumberOrNothing) {
98     match n {                                                       /*@*/
99         Nothing => println!("The number is: <nothing>"),            /*@*/
100         Number(n) => println!("The number is: {}", n),              /*@*/
101     };                                                              /*@*/
102 }
103
104 // Putting it all together:
105 pub fn main() {
106     let vec = read_vec();
107     let min = vec_min(vec);
108     print_number_or_nothing(min);
109 }
110
111 //@ You can now use `cargo build` to compile your *crate*. That's Rust's name for a *compilation unit*, which in
112 //@ the case of Rust means an application or a library. <br/>
113 // Finally, try `cargo run` on the console to run it.
114
115 //@ Yay, it said "1"! That's actually the right answer. Okay, we could have
116 //@ computed that ourselves, but that's beside the point. More importantly:
117 //@ You completed the first part of the course.
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