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[rust-101.git] / src / part03.rs
1 // Rust-101, Part 03: Input, Testing
2 // =================================
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4 // In part 00, I promised that we would eventually replace `read_vec` by a function
5 // that actually asks the user to enter a bunch of numbers. Unfortunately,
6 // I/O is a complicated topic, so the code to do that is not pretty - but well,
7 // let's get that behind us.
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9 // IO/ is provided by the module `std::io`, so we first import that.
10 // We also import the I/O *prelude*, which brings a bunch of commonly used I/O stuff
11 // directly available.
12 use std::io::prelude::*;
13 use std::io;
14
15 // Let's now go over this function line-by-line.
16 fn read_vec() -> Vec<i32> {
17     let mut vec = Vec::new();
18     // The central handle to the standard input is made available by `io::stdin()`.
19     let stdin = io::stdin();
20     println!("Enter a list of numbers, one per line. End with Ctrl-D.");
21     // We would now like to iterate over standard input line-by-line. We can use a `for` loop
22     // for that, but there is a catch: What happens if there is some other piece of code running
23     // concurrently, that also reads from standard input? The result would be a mess. Hence
24     // Rust requires us to `lock()` standard input if we want to perform large operations on
25     // it. (See [the documentation](http://doc.rust-lang.org/stable/std/io/struct.Stdin.html) for more
26     // details.) 
27     for line in stdin.lock().lines() {
28         // The `line` we have here is not yet of type `String`. The problem with I/O is that it can always
29         // go wrong, so `line` has type `io::Result<String>`. This is a lot like `Option<String>` ("a `String` or
30         // nothing"), but in the case of "nothing", there is additional information about the error.
31         // Again, I recommend to check [the documentation](http://doc.rust-lang.org/stable/std/io/type.Result.html).
32         // You will see that `io::Result` is actually just an alias for `Result`, so click on that to obtain
33         // the list of all constructors and methods of the type.
34
35         // We will be lazy here and just assume that nothing goes wrong: `unwrap()` returns the `String` if there is one,
36         // and halts the program (with an appropriate error message) otherwise. Can you find the documentation
37         // of `Result::unwrap()`?
38         let line = line.unwrap();
39         // Now that we have our `String`, we want to make it an `i32`. `parse` is a method on `String` that
40         // can convert a string to anything. Try finding it's documentation!
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42         // In this case, Rust *could* figure out automatically that we need an `i32` (because of the return type
43         // of the function), but that's a bit too much magic for my taste. So I use this opportunity to
44         // introduce the syntax for explicitly giving the type parameter of a generic function: `parse::<i32>` is `parse`
45         // with its generic type set to `i32`.
46         match line.parse::<i32>() {
47         // `parse` returns again a `Result`, and this time we use a `match` to handle errors (like, the user entering
48         // something that is not a number).
49         // This is a common pattern in Rust: Operations that could go wrong will return `Option` or `Result`.
50         // The only way to get to the value we are interested in is through pattern matching (and through helper functions
51         // like `unwrap()`). If we call a function that returns a `Result`, and throw the return value away,
52         // the compiler will emit a warning. It is hence impossible for us to *forget* handling an error,
53         // or to accidentally use a value that doesn't make any sense because there was an error producing it.
54             Ok(num) => vec.push(num),
55             Err(_) => println!("What did I say about numbers?"),
56         }
57     }
58
59     vec
60 }
61
62 // So much for `read_vec`. If there are any questions left, the documentation of the respective function
63 // should be very helpful. I will not always provide the links, as the documentation is quite easy to navigate
64 // and you should get used to that.
65 // 
66 // The rest of the code dosn't change, so we just copy it.
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68 enum SomethingOrNothing<T>  {
69     Something(T),
70     Nothing,
71 }
72 use self::SomethingOrNothing::{Something,Nothing};
73
74 trait Minimum : Copy {
75     fn min(a: Self, b: Self) -> Self;
76 }
77
78 fn vec_min<T: Minimum>(v: Vec<T>) -> SomethingOrNothing<T> {
79     let mut min = Nothing;
80     for e in v {
81         min = Something(match min {
82             Nothing => e,
83             Something(n) => T::min(n, e)
84         });
85     }
86     min
87 }
88
89 // `::std::cmp::min` is a way to refer to this function without importing `std`.
90 // We could also have done `use std::cmp;` and later called `cmp::min`. Try that!
91 impl Minimum for i32 {
92     fn min(a: Self, b: Self) -> Self {
93         ::std::cmp::min(a, b)
94     }
95 }
96
97 impl SomethingOrNothing<i32> {
98     fn print(self) {
99         match self {
100             Nothing => println!("The number is: <nothing>"),
101             Something(n) => println!("The number is: {}", n),
102         };
103     }
104 }
105
106 // If you update your `main.rs` to use part 03, `cargo run` should now ask you for some numbers,
107 // and tell you the minimum. Neat, isn't it?
108 pub fn part_main() {
109     let vec = read_vec();
110     let min = vec_min(vec);
111     min.print();
112 }
113
114 // After all this nit-picking about I/O details, let me show you quickly something unrelated,
115 // but really nice: Rust's built-in support for testing.
116 // Now that the user can run our program on loads of inputs, we better make sure that it is correct.
117 // To be able to test the result of `vec_min`, we first have to write a function that
118 // is able to test equality if `SimethingOrNothing`. So let's quickly do that.
119
120 // `equals` performs pattern-matching on both `self` and `other` to test the two for being
121 // equal. Because we are lazy, we want to write only one `match`. so we group the two into a
122 // pair such that we can match on both of them at once. You can read the first arm of the match
123 // as testing whether `(self, other)` is `(Nothing, Nothing)`, which is the case exactly if
124 // both `self` and `other` are `Nothing`. Similar so for the second arm.
125 impl SomethingOrNothing<i32> {
126     fn equals(self, other: Self) -> bool {
127         match (self, other) {
128             (Nothing     , Nothing     ) => true,
129             (Something(n), Something(m)) => n == m,
130             // `_` is the syntax for "I don't care", so this is how you add a default case to your `match`.
131             _ => false,
132         }
133     }
134 }
135
136 // Now we are almost done! Writing a test in Rust is shockingly simple. Just write a function
137 // that takes no arguments as returns nothing, and add `#[test]` right in front of it.
138 // That's called an *attribute*, and the `test` attribute, well, declares the function to
139 // be a test.
140
141 // Within the function, we can then use `panic!` to indicate test failure. Helpfully, there's
142 // a macro `assert!` that panics if its argument becomes `false`.
143 // Using `assert!` and our brand-new `equals`, we can now call `vec_min` with some lists
144 // and make sure it returns The Right Thing.
145 #[test]
146 fn test_vec_min() {
147     assert!(vec_min(vec![6,325,33,532,5,7]).equals(Something(5)));
148     assert!(vec_min(vec![6,325,33,532]).equals(Something(6)));
149 }
150 // To execute the test, run `cargo test`. It should tell you that everything is all right.
151 // Now that was simple, wasn't it?
152 // 
153 // **Exercise**: Add a case to `test_vec_min` that checks the behavior on empty lists.
154 // 
155 // **Exercise**: Change `vec_min` such that everything still compiles, but the test fails.
156 // 
157 // **Bonus Exercise**: Because `String::parse` is itself generic, you can change `read_vec` to
158 // be a generic function that works for any type, not just for `i32`. However, you will have to add
159 // a trait bound to `read_vec`, as not every type supports being parsed. <br/>
160 // Once you made `vec_min` generic, copy your generic `print` from the previous part. Implement all
161 // our traits (`Minimum` and `Print`) for `f32` (32-bit floating-point numbers), and change `part_main()`
162 // such that your program now computes the minimum of a list of floating-point numbers. <br/>
163 // *Hint*: You can figure out the trait bound `read_vec` needs from the documentation of `String::parse`.
164 // Furthermore, `std::cmp::min` works not just for `i32`, but also for `f32`.
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