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