变量
在 Python 中, 变量 (variable) 可以看作一个标签, 指向一个对象 (object). 比如, 以下代码中, a 这个变量指向一个值为 1 的整数对象. 你可以通过赋值语句, 将 a 这个变量重新关联到 "Hello world" 这个字符串对象.
a = 1
a = "Hello world!"在 Mojo 中, 变量可以抽象地看作一个容器, 它拥有一个变量名和一个值 (value). 语义上讲, 变量名即值的标识符 (identifier),同值相绑定. 从内存角度说, 变量拥有一段内存空间, 且拥有一个地址, 数据以比特的形式储存在这段空间中.
声明
在 Python 中,变量的初始化是非常简单的.不仅不需要声明,且变量类型也并非必要：
a = 1
b: int = 1 # 使用类型提示
# 也可以这样做,但不是必须
c: int
c = 2相比之下,Mojo 的变量必须使用 var 关键词来进行声明(或称定义),且大部分情况下必须标注变量类型.比如：
fn main():
var a: Int以上代码[1],首先声明了一个名称为 a 的变量.即在内存上分配一段空间,其大小刚好可以储存一个整数类型的值.
初始化
一旦变量声明完毕后,就可以使用赋值语句对它进行初始化. Mojo 的赋值语句同 Python 相似,都使用等号=将右侧的值赋给左侧变量名.比如以下例中,就将 1 赋值给了 a.从内存的角度讲,1 这个数字被存入了刚刚分配的内存空间中.从值的角度说,1 被绑定到了 a 这个变量名上.
fn main():
var a: Int
a = 1变量的声明和赋值可以是分开进行,也可以同时进行.以下代码和以下代码等价.
fn main():
var a: Int = 1改变值
一旦变量被赋值,我们可以继续通过赋值语句改变变量的值：
fn main():
var a: Int = 1
a = 10注意,以下代码是错误的.因为 a 的类型是 Int,不能将字符串赋值给它.
fn main():
var a: Int = 1
a = "Hello!"变量重载
在 Python 中,变量是可以重载,且改变类型的.因为 Python 的变量只是一个标签,可以随时指向其他的对象.以下代码是合法的[2].
# python
a: int = 1
a: str = "Hello!"在 Rust 中,变量也是可以重载的,只要使用 let 再次声明.以下代码是合法的：
fn main() {
let a: i8 = 1
let a: String = "Hello!".to_string()
}在 Mojo 中,变量重载不被允许.以下代码会报错：
fn main():
var a: Int = 1
var a: String = "Hello!"error: invalid redefinition of 'a'
var a: String = "Hello!"变量间传递值
同 Python 一样,我们也可以在变量间传递值：
fn main():
var a: Int = 1
var b = a
print(a)
print(b)以上代码,首先将 1 赋值给 a,然后将 a 的值赋予 b.结果如下:
1
1再比如,首先将 "Hello" 字符串 赋值给 a,然后将 a 的值赋予 b.结果如下:
fn main():
var a: String = "Hello"
var b: String = a
print(a)
print(b)Hello
Hello注意,这和 Rust 不同.见下例:
fn main() {
let a = "Hello".to_string();
let b = a;
println!("{a}");
println!("{b}");
}2 | let a = "Hello".to_string();
| - move occurs because `a` has type `String`, which does not implement the `Copy` trait
3 | let b = a;
| - value moved here
4 | println!("{a}");
| ^^^ value borrowed here after move编译时报错.原因是,在 Rust 中,对于堆上的数据结构,赋值默认进行所有权转移.也就是标识符 a 将其对于字符串值的所有权,转交给了标识符 b.a于是不能被使用.
而在 mojo 中,赋值时默认进行拷贝.也就是说,a 的值先被拷贝了一份,然后b获得了这份拷贝值的所有权.a对于原始值的所有权没有丧失,还可以继续使用.
如果要在 Mojo 中强制转移所有权,则可以使用转移符号(transfer operator):^. 代码如下:
fn main():
var a: String = "Hello"
var b = a^
print(a)
print(b)error: use of uninitialized value 'a'
print(a)这里,我们通过转移符号,告知编译器,将 a 对于字符串值的所有权转移给 b.此后,a便回到未初始化状态, 无法使用.
INFO
相比 Rust, Mojo 这样处理的好处是减少编程时的心智负担, 尤其在传参时不用过分考虑函数是否获取所有权导致原变量名失效. 缺点是默认拷贝的行为(__copyinit__)会导致对于内存的额外消耗. 这一点, 编译器会进行一些优化,比如赋值后, 原变量名不再使用, 会自动改用__moveinit__转移所有权.
当然, 某些较小的, 栈上的数据类型在 Mojo 中永远都是拷贝赋值, 包括 SIMD 类型. 这也使得 Mojo 在计算时的速度有时快于 Rust (传址消耗大于直接读取, 详见此文:Should Small Rust Structs be Passed by-copy or by-borrow?).
关于所有权的问题, 这里不多做介绍, 后面的教程会进行进一步讲解.