Programando un juego de adivinanzas

¡Vamos a empezar con Rust trabajando en un proyecto práctico! Este capítulo te introduce a algunos conceptos comunes de Rust mostrándote cómo usarlos en un programa real. ¡Aprenderás sobre let, match, métodos, funciones asociadas, paquetes externos y más! En los capítulos siguientes, exploraremos estos conceptos en más detalle. En este capítulo, solo practicarás los fundamentos.

Implementaremos un clásico problema de programación para principiantes: un juego de adivinanzas. Así es como funciona: el programa generará un número entero aleatorio entre 1 y 100. Luego le pedirá al jugador que ingrese una adivinanza. Después de ingresar una adivinanza, el programa indicará si la adivinanza es demasiado baja o demasiado alta. Si la adivinanza es correcta, el juego imprimirá un mensaje de felicitación y saldrá.

Configurando un nuevo proyecto

Para configurar un nuevo proyecto, vaya al directorio proyectos que creó en el Capítulo 1 y cree un nuevo proyecto usando Cargo, así:

$ cargo new guessing_game
$ cd guessing_game

El primer comando, cargo new, toma el nombre del proyecto (guessing_game) como el primer argumento. El segundo comando cambia al directorio del nuevo proyecto.

Mira el archivo Cargo.toml generado:

Nombre de archivo: Cargo.toml

[package]
name = "guessing_game"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[dependencies]

Como viste en el Capítulo 1, cargo new genera un programa “Hola, mundo!” para ti. Mira el archivo src/main.rs:

Nombre de archivo: src/main.rs

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

Ahora compilemos este programa “Hola, mundo!” y ejecutémoslo en el mismo paso usando el comando cargo run:

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.50s
     Running `target/debug/guessing_game`
Hello, world!

El comando run es útil cuando necesitas iterar rápidamente en un proyecto, como haremos en este juego, probando rápidamente cada iteración antes de pasar a la siguiente.

Vuelve a abrir el archivo src/main.rs. Escribirás todo el código en este

Procesando una adivinanza

La primera parte del programa del juego de adivinanzas pedirá al usuario que ingrese un valor, procesará ese valor y verificará que el valor esté en el formato esperado. Para comenzar, permitiremos al jugador ingresar una adivinanza. Ingresa el código de la Lista 2-1 en src/main.rs.

Nombre de archivo: src/main.rs

use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    println!("Please input your guess.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    println!("You guessed: {}", guess);
}

Lista 2-1: Código que obtiene una adivinanza del usuario y la imprime

Este código contiene mucha información, así que repasémoslo línea por línea. Para obtener la entrada del usuario y luego imprimir el resultado como salida, necesitamos traer la biblioteca de entrada/salida io al alcance. La biblioteca io viene de la biblioteca estándar, conocida como std:

use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    println!("Please input your guess.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    println!("You guessed: {}", guess);
}

Por defecto, Rust tiene un conjunto de elementos definidos en la biblioteca estándar que trae al alcance de cada programa. Este conjunto se llama prelude, y puedes ver todo lo que contiene en la documentación de la biblioteca estándar.

Si un tipo que quieres usar no está en el prelude, tienes que traer ese tipo al alcance explícitamente con una declaración use. Usar la biblioteca std::io te proporciona una serie de características útiles, incluyendo la capacidad de aceptar la entrada del usuario.

Como viste en el Capítulo 1, la función main es el punto de entrada al programa:

use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    println!("Please input your guess.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    println!("You guessed: {}", guess);
}

La sintaxis fn declara una nueva función; los paréntesis, (), indican que no hay parámetros; y la llave, {, inicia el cuerpo de la función.

Como también aprendiste en el Capítulo 1, println! es una macro que imprime una cadena en la pantalla:

use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    println!("Please input your guess.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    println!("You guessed: {}", guess);
}

Este código está imprimiendo una solicitud que indica qué es el juego y está solicitando la entrada del usuario.

Almacenando valores con variables

A continuación, crearemos una variable para almacenar la entrada del usuario, como esto:

use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    println!("Please input your guess.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    println!("You guessed: {}", guess);
}

¡Ahora el programa está interesante! Hay mucho que está pasando en esta pequeña línea. Usamos la declaración let para crear la variable. Aquí hay otro ejemplo:

let apples = 5;

Esta línea crea una nueva variable llamada apples y la enlaza con el valor 5. En Rust, las variables son inmutables por defecto, lo que significa que una vez que le damos a la variable un valor, el valor no cambiará. Vamos a discutir este concepto en detalle en la sección “Variables y Mutabilidad” del Capítulo 3. Para hacer una variable mutable, agregamos mut antes del nombre de la variable:

let apples = 5; // immutable
let mut bananas = 5; // mutable

Nota: La sintaxis // inicia un comentario que continúa hasta el final de la línea. Rust ignora todo lo que está en los comentarios. Vamos a discutir los comentarios en más detalle en el Capítulo 3.

Regresando al programa del juego de adivinanzas, ahora sabes que let mut guess introducirá una variable mutable llamada guess. El signo igual (=) le dice a Rust que queremos enlazar algo a la variable ahora. A la derecha del signo igual está el valor al que guess está enlazado, que es el resultado de llamar a String::new, una función que devuelve una nueva instancia de un String. String es un tipo de cadena proporcionado por la biblioteca estándar que es una parte de texto codificada en UTF-8 que puede crecer.

La sintaxis :: en la línea ::new indica que new es una función asociada del tipo String. Una función asociada es una función que está implementada en un tipo, en este caso String. Esta función new crea una nueva cadena vacía. Encontrarás una función new en muchos tipos porque es un nombre común para una función que crea un nuevo valor de algún tipo.

En total, la línea let mut guess = String::new(); ha creado una variable mutable que está actualmente enlazada a una nueva instancia vacía de un String. ¡Uf!

Recibiendo la entrada del usuario

Recuerda que incluimos la funcionalidad de entrada/salida de la biblioteca estándar con use std::io; en la primera línea del programa. Ahora llamaremos a la función stdin del módulo io, que nos permitirá manejar la entrada del usuario:

use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    println!("Please input your guess.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    println!("You guessed: {}", guess);
}

Si no hubiéramos importado la biblioteca io con use std::io; al comienzo del programa, aún podríamos usar la función escribiendo esta llamada de función como std::io::stdin. La función stdin devuelve una instancia de std::io::Stdin, que es un tipo que representa un manejador de la entrada estándar para tu terminal.

A continuación, la línea .read_line(&mut guess) llama al método read_line en el manejador de entrada estándar para obtener la entrada del usuario. También estamos pasando &mut guess como argumento a read_line para decirle qué cadena almacenar la entrada del usuario. El trabajo completo de read_line es tomar lo que el usuario escribe en la entrada estándar y agregar eso a una cadena (sin sobrescribir su contenido), por lo que, por lo tanto, pasamos esa cadena como argumento. La cadena de argumentos debe ser mutable para que el método pueda cambiar el contenido de la cadena.

El & indica que este argumento es una referencia, que te da una forma de permitir que varias partes de tu código accedan a una pieza de datos sin necesidad de copiar esos datos en la memoria varias veces. Las referencias son una característica compleja, y una de las principales ventajas de Rust es lo seguro y fácil que es usar referencias. No necesitas saber mucho de esos detalles para terminar este programa. Por ahora, todo lo que necesitas saber es que, como las variables, las referencias son inmutables por defecto. Por lo tanto, necesitas escribir &mut guess en lugar de &guess para hacerlo mutable. (El capítulo 4 explicará las referencias con más detalle.)

Manejando el posible fallo con Result

Todavía estamos trabajando en esta línea de código. Ahora estamos discutiendo una tercera línea de texto, pero ten en cuenta que aún es parte de una sola línea lógica de código. La siguiente parte es este método:

use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    println!("Please input your guess.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    println!("You guessed: {}", guess);
}

Podríamos haber escrito este código como:

io::stdin().read_line(&mut guess).expect("Failed to read line");

Sin embargo, una línea larga es difícil de leer, por lo que es mejor dividirla. A menudo es sabio introducir un salto de línea y otros espacios en blanco para ayudar a dividir líneas largas cuando llamas a un método con la sintaxis .method_name(). Ahora discutamos lo que hace esta línea.

Como se mencionó anteriormente, read_line coloca lo que el usuario ingresa en la cadena que le pasamos, pero también devuelve un valor Result. Result es una enumeración, a menudo llamada enum, que es un tipo que puede estar en uno de varios estados posibles. Llamamos a cada estado posible a una variante.

El Capítulo 6 cubrirá las enumeraciones con más detalles. El propósito de estos tipos Result es codificar información de manejo de errores.

Las variantes de Result son Ok y Err. La variante Ok indica que la operación fue exitosa, y dentro de Ok está el valor generado con éxito. La variante Err significa que la operación falló, y Err contiene información sobre cómo o por qué la operación falló.

Los valores del tipo Result, como los valores de cualquier tipo, tienen métodos definidos en ellos. Una instancia de Result tiene un método expect que puedes llamar. Si esta instancia de Result es un valor Err, expect hará que el programa se bloquee y muestre el mensaje que pasaste como argumento a expect. Si el método read_line devuelve un Err, probablemente sea el resultado de un error proveniente del sistema operativo subyacente. Si esta instancia de Result es un valor Ok, expect tomará el valor de retorno que Ok está sosteniendo y devolverá solo ese valor para que lo puedas usar. En este caso, ese valor es el número de bytes en la entrada del usuario.

Si no llamas a expect, el programa se compilará, pero obtendrás una advertencia:

$ cargo build
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
warning: unused `Result` that must be used
  --> src/main.rs:10:5
   |
10 |     io::stdin().read_line(&mut guess);
   |     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
   |
   = note: this `Result` may be an `Err` variant, which should be handled
   = note: `#[warn(unused_must_use)]` on by default
help: use `let _ = ...` to ignore the resulting value
   |
10 |     let _ = io::stdin().read_line(&mut guess);
   |     +++++++

warning: `guessing_game` (bin "guessing_game") generated 1 warning
    Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.59s

Rust advierte que no has usado el valor Result devuelto por read_line, indicando que el programa no ha manejado un posible error.

La forma correcta de suprimir la advertencia es escribir realmente código de manejo de errores, pero en nuestro caso solo queremos bloquear este programa cuando ocurra un problema, por lo que podemos usar expect. Aprenderás a recuperarte de los errores en el Capítulo 9.

Imprimiendo valores con marcadores de posición println!

Además del corchete de cierre, solo hay una línea más que discutir en el código hasta ahora:

use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    println!("Please input your guess.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    println!("You guessed: {}", guess);
}

Esta línea imprime la cadena que ahora contiene la entrada del usuario. El conjunto de llaves {} es un marcador de posición: piensa en {} como pequeñas pinzas de cangrejo que mantienen un valor en su lugar. Al imprimir el valor de una variable, el nombre de la variable puede ir dentro de las llaves curvas. Al imprimir el resultado de evaluar una expresión, coloca llaves curvas vacías en la cadena de formato, luego sigue la cadena de formato con una lista separada por comas de expresiones para imprimir en cada marcador de posición vacío de llaves curvas en el mismo orden. Imprimir una variable y el resultado de una expresión en una llamada a println! se vería así:

#![allow(unused)]
fn main() {
let x = 5;
let y = 10;

println!("x = {x} and y + 2 = {}", y + 2);
}

Este código imprimiría x = 5 and y + 2 = 12.

Probando la primera parte

Probemos la primera parte del juego de adivinanzas. Ejecútalo usando cargo run:

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 6.44s
     Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
Please input your guess.
6
You guessed: 6

En este punto, la primera parte del juego está terminada: estamos obteniendo entrada del teclado y luego la imprimimos.

Generando un número secreto

A continuación, necesitamos generar un número secreto que el usuario intentará adivinar. El número secreto debe ser diferente cada vez para que el juego sea divertido de jugar más de una vez. Usaremos un número aleatorio entre 1 y 100 para que el juego no sea demasiado difícil. Rust aún no incluye la funcionalidad de números aleatorios en su biblioteca estándar. Sin embargo, el equipo de Rust proporciona un rand crate con dicha funcionalidad.

Usando un Crate para obtener más funcionalidad

Recuerda que un crate es una colección de archivos de código fuente de Rust. El proyecto que hemos estado construyendo es un binary crate, que es un ejecutable. El crate rand es un library crate, que contiene código que se pretende usar en otros programas y no se puede ejecutar por sí solo.

La coordinación de los crates externos de Cargo es donde realmente brilla Cargo. Antes de poder escribir código que use rand, necesitamos modificar el archivo Cargo.toml para incluir el crate rand como una dependencia. Abre ese archivo ahora y agrega la siguiente línea al final, debajo del encabezado de la sección [dependencies] que Cargo creó para ti. Asegúrate de especificar rand exactamente como lo tenemos aquí, con este número de versión, o los ejemplos de código en este tutorial pueden no funcionar:

Nombre de archivo: Cargo.toml

[dependencies]
rand = "0.8.5"

En el archivo Cargo.toml, todo lo que sigue a un encabezado es parte de esa sección que continúa hasta que comienza otra sección. En [dependencies] le dices a Cargo qué crates externos depende tu proyecto y qué versiones de esos crates requieres. En este caso, especificamos el crate rand con el especificador de versión semántica 0.8.5. Cargo entiende Semantic Versioning (a veces llamado SemVer), que es un estándar para escribir números de versión. El especificador 0.8.5 es realmente un atajo para ^0.8.5, lo que significa cualquier versión que sea al menos 0.8.5 pero inferior a 0.9.0.

Cargo considera que estas versiones tienen APIs públicas compatibles con la versión 0.8.5, y esta especificación asegura que obtendrá la última versión de corrección que aún se compilará con el código de este capítulo. Cualquier versión 0.9.0 o superior no está garantizada de tener la misma API que lo que usarán los siguientes ejemplos.

Ahora, sin cambiar ningún código, construyamos el proyecto, como se muestra en el Listado 2-2.

$ cargo build
    Updating crates.io index
  Downloaded rand v0.8.5
  Downloaded libc v0.2.127
  Downloaded getrandom v0.2.7
  Downloaded cfg-if v1.0.0
  Downloaded ppv-lite86 v0.2.16
  Downloaded rand_chacha v0.3.1
  Downloaded rand_core v0.6.3
   Compiling libc v0.2.127
   Compiling getrandom v0.2.7
   Compiling cfg-if v1.0.0
   Compiling ppv-lite86 v0.2.16
   Compiling rand_core v0.6.3
   Compiling rand_chacha v0.3.1
   Compiling rand v0.8.5
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53s

Listado 2-2: La salida de ejecutar cargo build después de agregar el crate rand como una dependencia

Es posible que veas números de versión diferentes (¡pero todos serán compatibles con el código, gracias a SemVer!) y líneas diferentes (dependiendo del sistema operativo), y las líneas pueden estar en un orden diferente.

Cuando incluimos una dependencia externa, Cargo obtiene las últimas versiones de todo lo que la dependencia necesita del registro, que es una copia de datos de Crates.io. Crates.io es donde las personas en el ecosistema de Rust publican sus proyectos de Rust de código abierto para que otros los utilicen.

Después de actualizar el registro, Cargo verifica la sección [dependencies] y descarga cualquier crate que se haya enumerado que aún no se haya descargado. En este caso, aunque solo enumeramos rand como una dependencia, Cargo también tomó otros crates que rand depende para funcionar. Después de descargar los crates, Rust los compila y luego compila el proyecto con las dependencias disponibles.

Si ejecuta cargo build nuevamente sin hacer ningún cambio, no obtendrá ninguna salida aparte de la línea Finished. Cargo sabe que ya ha descargado y compilado las dependencias, y no ha cambiado nada sobre ellas en su archivo Cargo.toml. Cargo también sabe que no ha cambiado nada sobre su código, por lo que tampoco lo vuelve a compilar. Sin nada que hacer, simplemente sale.

Si abre el archivo src/main.rs, realiza un cambio trivial y luego lo guarda y vuelve a construir, solo verá dos líneas de salida:

$ cargo build
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53 secs

Estas líneas muestran que Cargo solo actualiza la compilación con su pequeño cambio en el archivo src/main.rs. Sus dependencias no han cambiado, por lo que Cargo sabe que puede reutilizar lo que ya ha descargado y compilado para esas.

Garantizar compilaciones reproducibles con el archivo Cargo.lock

Cargo tiene un mecanismo que le garantiza que puede reconstruir el mismo artefacto cada vez que usted o cualquier otra persona construye su código: Cargo solo usará las versiones de las dependencias que haya especificado hasta que indique lo contrario. Por ejemplo, digamos que la semana que viene sale la versión 0.8.6 del crate rand, y que esa versión contiene una corrección de error importante, pero también contiene una regresión que romperá su código. Para manejar esto, Rust crea el archivo Cargo.lock la primera vez que ejecuta cargo build, por lo que ahora tenemos esto en el directorio guessing_game

Cuando construye un proyecto por primera vez, Cargo determina todas las versiones de las dependencias que cumplen con los criterios y luego las escribe en el archivo Cargo.lock. Cuando construye su proyecto en el futuro, Cargo verá que el archivo Cargo.lock existe y usará las versiones especificadas allí en lugar de hacer todo el trabajo de averiguar las versiones nuevamente. Esto le permite tener una compilación reproducible de forma automática. En otras palabras, su proyecto permanecerá en 0.8.5 hasta que actualice explícitamente, gracias al archivo Cargo.lock. Debido a que el archivo Cargo.lock es importante para las compilaciones reproducibles, a menudo se verifica en el control de versiones con el resto del código en su proyecto.

Actualizar un crate para obtener una nueva versión

Cuando quiera actualizar un crate, Cargo proporciona el comando update, que ignorará el archivo Cargo.lock y determinará todas las últimas versiones que cumplan con sus especificaciones en Cargo.toml. Cargo luego escribirá esas versiones en el archivo Cargo.lock. En este caso, Cargo solo buscará versiones mayores que 0.8.5 y menores que 0.9.0. Si el crate rand ha lanzado las dos nuevas versiones 0.8.6 y 0.9.0, vería lo siguiente si ejecutara cargo update:

$ cargo update
    Updating crates.io index
    Updating rand v0.8.5 -> v0.8.6

Cargo ignora el lanzamiento 0.9.0. En este punto, también notaría un cambio en su archivo Cargo.lock que indica que la versión del crate rand que ahora está usando es 0.8.6. Para usar la versión 0.9.0 o cualquier versión en la serie 0.9.x, tendría que actualizar el archivo Cargo.toml para que se vea así:

[dependencies]
rand = "0.9.0"

La próxima vez que ejecute cargo build, Cargo actualizará el registro de crates disponibles y volverá a evaluar sus requisitos de rand de acuerdo con la nueva versión que ha especificado.

Hay mucho más que decir sobre Cargo y su ecosistema, que discutiremos en el Capítulo 14, pero por ahora, eso es todo lo que necesita saber. Cargo hace muy fácil reutilizar bibliotecas, por lo que los Rustaceans pueden escribir proyectos más pequeños que se ensamblan a partir de un número de paquetes.

Generar un numero aleatorio

Comencemos a usar rand para generar un número para adivinar. El siguiente paso es actualizar src/main.rs, como se muestra en el Listado 2-3.

Nombre de archivo: src/main.rs

use std::io;
use rand::Rng;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    println!("The secret number is: {secret_number}");

    println!("Please input your guess.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    println!("You guessed: {guess}");
}

Listado 2-3: Agregando código para generar un número aleatorio

Primero agregamos la línea use rand::Rng;. El trait Rng define métodos que los generadores de números aleatorios implementan, y este trait debe estar en el alcance para que podamos usar esos métodos. El Capítulo 10 cubrirá los traits en detalle.

A continuación, estamos agregando dos líneas en el medio. En la primera línea, llamamos a la función rand::thread_rng que nos da el generador de números aleatorios particular que vamos a usar: uno que es local al hilo de ejecución actual y está sembrado por el sistema operativo. Luego llamamos al método gen_range en el generador de números aleatorios. Este método está definido por el trait Rng que traemos al alcance con la declaración use rand::Rng;. El método gen_range toma una expresión de rango como argumento y genera un número aleatorio en el rango. El tipo de expresión de rango que estamos utilizando aquí toma la forma start..=end y es inclusivo en los límites inferior y superior, por lo que necesitamos especificar 1..=100 para solicitar un número entre 1 y 100.

Nota: No sabrá solo qué traits usar y qué métodos y funciones llamar desde un crate, por lo que cada crate tiene documentación con instrucciones para usarlo. Otra característica interesante de Cargo es que ejecutar el comando cargo doc --open construirá la documentación proporcionada por todas sus dependencias localmente y la abrirá en su navegador. Si está interesado en otra funcionalidad en el crate rand, por ejemplo, ejecute cargo doc --open y haga clic en rand en la barra lateral a la izquierda.

La segunda línea nueva imprime el número secreto. Esto es útil mientras desarrollamos el programa para poder probarlo, pero lo eliminaremos de la versión final. ¡No es mucho un juego si el programa imprime la respuesta tan pronto como comienza!

Intente ejecutar el programa varias veces:

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53s
     Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 7
Please input your guess.
4
You guessed: 4

$ cargo run
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.02s
     Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 83
Please input your guess.
5
You guessed: 5

Debería obtener números aleatorios diferentes, y todos deberían ser números entre 1 y 100. ¡Gran trabajo!

Comparando la Adivinanza con el Número Secreto

Ahora que tenemos la entrada del usuario y un número aleatorio, podemos compararlos. Ese paso se muestra en el Listado 2-4. Tenga en cuenta que este código aún no se compilará, como explicaremos.

Nombre del archivo: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    // --snip--
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    println!("The secret number is: {secret_number}");

    println!("Please input your guess.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    println!("You guessed: {guess}");

    match guess.cmp(&secret_number) {
        Ordering::Less => println!("Too small!"),
        Ordering::Greater => println!("Too big!"),
        Ordering::Equal => println!("You win!"),
    }
}

Listado 2-4: Manejo de los posibles valores de retorno de la comparación de dos números

Primero agregamos otra declaración use, que trae un tipo llamado std::cmp::Ordering al alcance de la biblioteca estándar. El tipo Ordering es otro enum y tiene las variantes Less, Greater y Equal. Estos son los tres resultados posibles cuando compara dos valores.

Luego agregamos cinco nuevas líneas al final que usan el tipo Ordering. El método cmp compara dos valores y se puede llamar en cualquier cosa que se pueda comparar. Toma una referencia a lo que quiera comparar: aquí está comparando guess con secret_number. Luego devuelve una variante del enum Ordering que importamos al alcance con la declaración use. Usamos una expresión match para decidir qué hacer a continuación basándonos en qué variante de Ordering se devolvió de la llamada a cmp con los valores en guess y secret_number.

Una expresión match está compuesta por brazos. Un brazo consta de un patrón para coincidir y el código que se debe ejecutar si el valor dado a match se ajusta al patrón del brazo. Rust toma el valor dado a match y busca cada patrón de brazo en orden. Los patrones y la construcción match son potentes características de Rust: le permiten expresar una variedad de situaciones que su código puede encontrar y se aseguran de que los maneje todos. Estas características se cubrirán en detalle en el Capítulo 6 y el Capítulo 18, respectivamente.

Vamos a repasar un ejemplo con la expresión match que usamos aquí. Digamos que el usuario ha adivinado 50 y el número secreto generado aleatoriamente esta vez es 38.

Cuando el código compara 50 con 38, el método cmp devolverá Ordering::Greater porque 50 es mayor que 38. La expresión match obtiene el valor Ordering::Greater y comienza a verificar el patrón de cada brazo. Mira el patrón del primer brazo, Ordering::Less, y ve que el valor Ordering::Greater no coincide con Ordering::Less, ¡así que ignora el código en ese brazo y se mueve al siguiente brazo! El patrón del siguiente brazo es Ordering::Greater, ¡que sí coincide con Ordering::Greater! El código asociado en ese brazo se ejecutará y mostrará Too big! en la pantalla. La expresión match termina después de la primera coincidencia exitosa, ¡así que no mirará el último brazo en este escenario.

Sin embargo, el código del Listado 2-4 aún no se compilará. Vamos a intentarlo:

$ cargo build
   Compiling libc v0.2.86
   Compiling getrandom v0.2.2
   Compiling cfg-if v1.0.0
   Compiling ppv-lite86 v0.2.10
   Compiling rand_core v0.6.2
   Compiling rand_chacha v0.3.0
   Compiling rand v0.8.5
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
error[E0308]: mismatched types
  --> src/main.rs:22:21
   |
22 |     match guess.cmp(&secret_number) {
   |                 --- ^^^^^^^^^^^^^^ expected `&String`, found `&{integer}`
   |                 |
   |                 arguments to this method are incorrect
   |
   = note: expected reference `&String`
              found reference `&{integer}`
note: method defined here
  --> /rustc/9b00956e56009bab2aa15d7bff10916599e3d6d6/library/core/src/cmp.rs:836:8

For more information about this error, try `rustc --explain E0308`.
error: could not compile `guessing_game` (bin "guessing_game") due to 1 previous error

El núcleo del error indica que hay tipos no coincidentes. Rust tiene un sistema de tipos fuerte y estático. Sin embargo, también tiene inferencia de tipo. Cuando escribimos let mut guess = String::new(), Rust pudo inferir que guess debería ser un String y no nos obligó a escribir el tipo. El secret_number, por otro lado, es un tipo de número. Algunos de los tipos de números de Rust pueden tener un valor entre 1 y 100: i32, un número de 32 bits; u32, un número sin signo de 32 bits; i64, un número de 64 bits; así como otros. A menos que se especifique lo contrario, Rust predetermina un i32, que es el tipo de secret_number a menos que agregue información de tipo en otro lugar que haga que Rust infiera un tipo numérico diferente. La razón del error es que Rust no puede comparar una cadena y un tipo numérico.

Finalmente, queremos convertir la String que el programa lee como entrada en un tipo de número real para que podamos compararlo numéricamente con el número secreto. Lo hacemos agregando esta línea al cuerpo de la función main:

Nombre de archivo: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    println!("The secret number is: {secret_number}");

    println!("Please input your guess.");

    // --snip--

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

    let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Please type a number!");

    println!("You guessed: {guess}");

    match guess.cmp(&secret_number) {
        Ordering::Less => println!("Too small!"),
        Ordering::Greater => println!("Too big!"),
        Ordering::Equal => println!("You win!"),
    }
}

La línea es:

let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Please type a number!");

Creamos una variable llamada guess. Pero espera, ¿no tiene el programa ya una variable llamada guess? Lo hace, pero Rust nos permite redefinir el valor anterior de guess con uno nuevo. Este concepto en Rust se le conoce como Shadowing, nos permite volver a usar el nombre de la variable guess en lugar de obligarnos a crear dos variables únicas, como guess_str y guess, por ejemplo. Lo cubriremos con más detalle en el Capítulo 3, pero por ahora, sé que esta característica se usa a menudo cuando desea convertir un valor de un tipo a otro tipo.

Enlazamos esta nueva variable a la expresión guess.trim().parse(). La guess en la expresión se refiere a la variable guess original que contenía la entrada como una cadena. El método trim en una instancia String eliminará cualquier espacio en blanco al principio y al final, lo que debemos hacer para poder comparar la cadena con el u32, que solo puede contener datos numéricos. El usuario debe presionar enter para satisfacer read_line e ingresar su conjetura, lo que agrega un carácter de nueva línea a la cadena. Por ejemplo, si el usuario escribe 5 y presiona enter, guess se ve así: 5\n. El \n representa "nueva línea". (En Windows, presionar enter resulta en un retorno de carro y una nueva línea, \r\n). El método trim elimina \n o \r\n, lo que resulta en solo 5.

El método parse en las cadenas convierte una cadena en otro tipo. Aquí, lo usamos para convertir de una cadena a un número. Debemos decirle a Rust el tipo de número exacto que queremos usando let guess: u32. Los dos puntos (:) después de guess le dicen a Rust que anotaremos el tipo de variable. Rust tiene algunos tipos de número integrados; el u32 visto aquí es un entero sin signo de 32 bits. Es una buena opción predeterminada para un número positivo pequeño. Aprenderá sobre otros tipos de números en el Capítulo 3.

Además, la anotación u32 en este programa de ejemplo y la comparación con secret_number significa que Rust inferirá que secret_number también debería ser u32. ¡Entonces la comparación será entre dos valores del mismo tipo!

El método parse solo funcionará en caracteres que se puedan convertir lógicamente en números y, por lo tanto, pueden causar fácilmente errores. Si, por ejemplo, la cadena contiene A👍%, no habría manera de convertir eso en un número. Debido a que podría fallar, el método parse devuelve un tipo Result, tal como lo hace el método read_line (discutido anteriormente en “Manejo de posibles fallas con Result”). Trataremos este Result de la misma manera usando el método expect de nuevo. Si parse devuelve una variante Err del tipo Result porque no pudo crear un número a partir de la cadena, la llamada expect hará que el juego se bloquee y muestre el mensaje que le damos. Si parse puede convertir exitosamente la cadena en un número, devolverá la variante Ok del tipo Result, y expect devolverá el número que queremos del valor Ok.

¡Corramos el programa ahora!

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.43s
     Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 58
Please input your guess.
  76
You guessed: 76
Too big!

¡Bien! Aunque se agregaron espacios antes de la adivinanza, el programa aún sabía que el usuario adivinó 76. Ejecute el programa varias veces para verificar el comportamiento diferente con diferentes tipos de entrada: adivine el número correctamente, adivine un número que sea demasiado alto y adivine un número que sea demasiado bajo.

Tenemos la mayoría del juego funcionando ahora, pero el usuario solo puede adivinar una vez. ¡Cambiamos eso agregando un bucle!

Permitir múltiples adivinanzas con bucles

La palabra clave loop crea un bucle infinito. Agregaremos un bucle para darle a los usuarios más oportunidades para adivinar el número:

Filename: src/main.rs

Nombre de archivo: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    // --snip--

    println!("The secret number is: {secret_number}");

    loop {
        println!("Please input your guess.");

        // --snip--


        let mut guess = String::new();

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Please type a number!");

        println!("You guessed: {guess}");

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => println!("You win!"),
        }
    }
}

Como puede ver, hemos movido todo desde la solicitud de entrada de adivinanzas hacia adelante en un bucle. Asegúrese de indentar las líneas dentro del bucle otras cuatro veces y ejecute el programa nuevamente. ¡El programa ahora pedirá otra adivinanza para siempre, lo que introduce un nuevo problema! ¡Parece que el usuario no puede salir!

El usuario siempre podría interrumpir el programa usando el atajo de teclado ctrl-c. Pero hay otra forma de escapar de este monstruo insaciable, como se mencionó en la discusión de parse en “Comparando la adivinanza con el número secreto”: si el usuario ingresa una respuesta que no es un número, el programa se bloqueará. Podemos aprovechar eso para permitir que el usuario salga, como se muestra aquí:

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.50s
     Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 59
Please input your guess.
45
You guessed: 45
Too small!
Please input your guess.
60
You guessed: 60
Too big!
Please input your guess.
59
You guessed: 59
You win!
Please input your guess.
quit
thread 'main' panicked at 'Please type a number!: ParseIntError { kind: InvalidDigit }', src/main.rs:28:47
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace

Al escribir quit se cerrará el juego, pero como notará, también lo hará al ingresar cualquier otra entrada que no sea un número. Esto es lo menos óptimo, para decir lo menos; queremos que el juego también se detenga cuando se adivine el número correcto.

Salir después de una adivinanza correcta

Programemos el juego para que se cierre cuando el usuario gane agregando una declaración break:

Nombre de archivo: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    println!("The secret number is: {secret_number}");

    loop {
        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Please type a number!");

        println!("You guessed: {guess}");

        // --snip--

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("You win!");
                break;
            }
        }
    }
}

Agregando la línea break después de You win! hace que el programa salga del bucle cuando el usuario adivina el número secreto correctamente. Salir del bucle también significa salir del programa, porque el bucle es la última parte de main.

Manejo de entrada no válida

Para mejorar aún más el comportamiento del juego, en lugar de bloquear el programa cuando el usuario ingresa un número no válido, hagamos que el juego ignore un número no válido para que el usuario pueda seguir adivinando. Podemos hacer eso alterando la línea donde guess se convierte de un String a un u32, como se muestra en el Listado 2-5.

Nombre de archivo: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    println!("The secret number is: {secret_number}");

    loop {
        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        // --snip--

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

        println!("You guessed: {guess}");

        // --snip--

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("You win!");
                break;
            }
        }
    }
}

Listado 2-5: Ignorar una adivinanza que no es un número y pedir otra adivinanza en lugar de bloquear el programa

Cambiamos de una llamada expect a una expresión match para pasar de bloquear el programa en un error a manejar el error. Recuerde que parse devuelve un tipo Result y Result es un enum que tiene las variantes Ok y Err. Aquí estamos usando una expresión match, como hicimos con el resultado Ordering del método cmp.

Si parse es capaz de convertir exitosamente la cadena en un número, devolverá un valor Ok que contiene el número resultante. Ese valor Ok coincidirá con el patrón de la primera rama y la expresión match devolverá el valor num que parse produjo y puso dentro del valor Ok. Ese número terminará en el lugar correcto en la nueva variable guess que estamos creando.

Si parse no es capaz de convertir la cadena en un número, devolverá un valor Err que contiene más información sobre el error. El valor Err no coincide con el patrón Ok(num) en la primera rama de match, pero sí coincide con el patrón Err(_) en la segunda rama. El guión bajo, _, es un valor de captura; en este ejemplo, estamos diciendo que queremos coincidir con todos los valores Err, sin importar qué información tengan dentro. ¡Así que el programa ejecutará el código de la segunda rama, continue, que le dice al programa que vaya a la siguiente iteración del loop y pida otra adivinanza. ¡Así que, efectivamente, el programa ignora todos los errores que parse puede encontrar!

Ahora todo en el programa debería funcionar como se espera. Vamos a probarlo:

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 4.45s
     Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 61
Please input your guess.
10
You guessed: 10
Too small!
Please input your guess.
99
You guessed: 99
Too big!
Please input your guess.
foo
Please input your guess.
61
You guessed: 61
You win!

¡Genial! Con un pequeño ajuste final, terminaremos el juego de adivinanzas. Recuerde que el programa todavía está imprimiendo el número secreto. Eso funcionó bien para las pruebas, pero arruina el juego. Vamos a eliminar el println! que muestra el número secreto. El listado 2-6 muestra el código final.

Nombre del archivo: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    loop {
        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

        println!("You guessed: {guess}");

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("You win!");
                break;
            }
        }
    }
}

Listado 2-6: Código completo del juego de adivinanzas

En este punto, ha construido exitosamente el juego de adivinanzas. ¡Felicidades!

Resumen

Este proyecto fue una manera práctica de introducirle a muchos nuevos conceptos de Rust: let, match, funciones, el uso de paquetes externos, y más. En los próximos capítulos, aprenderá sobre estos conceptos en más detalle. El capítulo 3 cubre conceptos que la mayoría de los lenguajes de programación tienen, como variables, tipos de datos y funciones, y muestra cómo usarlos en Rust. El capítulo 4 explora la propiedad, una característica que hace que Rust sea diferente de otros lenguajes. El capítulo 5 discute las estructuras y la sintaxis de los métodos, y el capítulo 6 explica cómo funcionan los enums.