2. 变量与可变性 创建变量并演示let与mut的区别，理解不可变变量和可变变量的使用

任务说明

本案例通过创建变量并演示 let 与 mut 的区别，理解 Rust 中不可变变量与可变变量的使用场景。你将编写一个包含不可变变量、可变变量、常量以及变量遮蔽（shadowing）的完整程序，并观察编译器的行为。

核心概念与代码实现

Rust 中变量默认不可变，这是保证内存安全与并发安全的重要设计。使用 let 声明的变量不可重新赋值；添加 mut 关键字后变量变为可变。常量使用 const 声明，必须在编译期确定值，且类型必须显式标注。变量遮蔽允许使用同名 let 重新声明变量，新变量会遮蔽旧变量。

创建 src/main.rs 文件，输入以下代码：

// src/main.rs
// 演示 let 与 mut 的区别、常量以及变量遮蔽

// 常量：编译期常量，必须显式标注类型
const MAX_POINTS: u32 = 100_000;

fn main() {
    // 1. 不可变变量：默认绑定，不能重新赋值
    let x = 5;
    println!("不可变变量 x 的值: {}", x);
    // 下面这行如果取消注释，编译会报错：cannot assign twice to immutable variable
    // x = 6;

    // 2. 可变变量：使用 mut 关键字声明
    let mut y = 10;
    println!("可变变量 y 的初始值: {}", y);
    y = 20; // 允许重新赋值
    println!("可变变量 y 修改后的值: {}", y);

    // 3. 常量使用
    println!("常量 MAX_POINTS 的值: {}", MAX_POINTS);

    // 4. 变量遮蔽：允许同名重新声明，新变量遮蔽旧变量
    let z = 1;
    println!("第一次声明 z: {}", z);
    let z = z + 1; // 遮蔽：基于旧值创建新变量
    println!("遮蔽后 z: {}", z);
    // 遮蔽后的变量默认仍不可变
    // z = 10; // 取消注释会报错

    // 5. 遮蔽与 mut 结合：遮蔽可以改变可变性
    let mut spaces = "   "; // 字符串类型
    println!("spaces 初始值: '{}'", spaces);
    spaces = spaces.len(); // 错误！类型不匹配，无法赋值
    // 正确做法：使用遮蔽改变类型
    let spaces = spaces.len(); // 遮蔽：从字符串变为数字
    println!("遮蔽后 spaces 的长度: {}", spaces);
}

编译与运行

在项目目录下执行以下命令：

cargo run

如果使用 rustc 直接编译：

rustc src/main.rs && ./main

预期输出

程序正常编译并运行后，控制台输出如下（与代码逻辑严格对应）：

不可变变量 x 的值: 5
可变变量 y 的初始值: 10
可变变量 y 修改后的值: 20
常量 MAX_POINTS 的值: 100000
第一次声明 z: 1
遮蔽后 z: 2
spaces 初始值: '   '
遮蔽后 spaces 的长度: 3

验证方法与判定标准

1. 编译通过：执行 cargo run 无错误，输出与上述预期一致，说明 let、mut、const 和遮蔽的基本用法正确。
2. 不可变验证：将代码中 // x = 6; 的注释取消，重新编译，观察编译器报错 cannot assign twice to immutable variable，证明不可变变量不可重新赋值。
3. 类型不匹配验证：将 spaces = spaces.len(); 的注释取消（保留 let spaces = spaces.len(); 注释），编译报错 mismatched types，证明不可变变量不能改变类型，而遮蔽可以。
4. 可变性切换验证：在遮蔽后的 let spaces = spaces.len(); 之后添加 spaces = 5;，编译报错，证明遮蔽产生的新变量默认不可变。

使用场景说明

不可变变量适用于值在整个生命周期内不会改变的场景，如配置值、计算结果缓存，编译器可据此进行优化并防止误修改。可变变量适用于需要迭代更新状态的场景，如计数器、累加器、循环变量。常量适用于全局配置、数学常数等编译期确定的值。变量遮蔽常用于值类型转换或阶段性计算，避免为中间结果创建大量不同名称的变量。