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title: Rust
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date: 2023-09-15 09:25:54
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# Rust 教程
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## 第一个 Rust 程序
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Rust语言代码文件后缀名为`.rs`，如helloworld.rs。
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```rust
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fn main() {
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println!("Hello World!");
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}
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```
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使用`rustc`命令编译helloworld.rs文件：
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```shell
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rustc helloworld.rs # 编译 helloworld.rs 文件
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```
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编译后会生成helloworld可执行文件：
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```shell
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./helloworld # 执行 helloworld
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Hello World!
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```
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# Rust 环境搭建
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## 安装 Rust 编译工具
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Rust 编译工具从链接 [安装 Rust - Rust 程序设计语言 (rust-lang.org)](https://www.rust-lang.org/zh-CN/tools/install) 中下载的Rustup安装。下载好的Rustup在Windows 上是一个可执行程序 rustup-init.exe。（在其他平台上应该是`rustup-init.sh`）。
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现在执行 rustup-init 文件：
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上图显示的是一个命令行安装向导。
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**如果你已经安装MSVC（推荐），那么安装过程会非常的简单，输入 1 并回车，直接进入第二步。**
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如果你安装的是MinGW，那么你需要输入 2（自定义安装），然后系统会询问你 Default host triple?，请将上图中 **default host triple**的"msvc"改为"gnu"再输入安装程序：
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其他属性都默认。
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设置完所有选项，会回到安装向导界面（第一张图），这时我们输入 1 并回车即可。
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进行到这一步就完成了Rust的安装，可以通过以下命令测试：
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```shell
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rustc -V # 注意大写的 V
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```
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如果以上两个命令能够输出你安装的版本号，就是安装成功了。
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## 搭建 Visual Studio Code 开发环境
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安装`rust-analyzer`和`Native Debug`两个扩展。
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重新启动 VsCode，Rust 的开发环境就搭建好了。
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现在新建一个文件夹，如 RustLearn。
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在VsCode中打开新建的文件夹。
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打开文件夹后，新建终端。
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输入以下命令：
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```shell
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cargo new greeting
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```
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当前文件夹下会构建一个名叫 greeting 的 Rust 的工程目录。
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在终端里输入以下三个命令：
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```shell
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cd ./greeting
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cargo build
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cargo run
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```
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系统在创建工程时会生成一个Hello World源程序main.rs，这时会被编译运行：
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# Cargo 教程
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## Cargo 是什么
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Cargo 是 Rust 的构建系统和包管理器。
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Rust 开发者 常用 Cargo 来管理 Rust 工程和获取工程所依赖的库。在上个教程中我们曾使用 cargo new greeting 命令创建一个名为 greeting 的工程，Cargo 新建了一个名为 greeting 的文件夹并在里面部署了一个 Rust 工程最典型的文件结构。这个 greeting 文件夹就是工程本身。
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## Cargo 功能
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Cargo 除了创建工程以外还具备构建（build）工程、运行（run）工程等一系列功能，构建和运行分别对应以下命令：
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```shell
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cargo build
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cargo run
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```
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Cargo 还具有获取包、打包、高级构建等功能，详细使用方法参见 Cargo 命令。
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```shell
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cargo clippy # 类似ESLint，lint工具检查代码可以优化的地方
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cargo fmt # 类似go fmt，代码格式化
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cargo tree # 查看第三方库的版本和依赖关系
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cargo bench # 运行benchmark（基准测试，性能测试）
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cargo udeps # （第三方）检查项目中未使用的依赖
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# 另外cargo build/run --release 使用release编译会比默认的debug编译性能提升10倍以上，但是 release 缺点是编译速度较慢，而且不会显示 panic backtrace 的具体行号
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```
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## 在 VsCode 中配置 Rust 工程
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Cargo 是一个不错的构建工具，如果使VsCode 与它相配合那么 VsCode 将会是一个十分便捷的开发环境。
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在上一章中我们建立了 greeting 工程，现在我们用 VsCode 打开 greeting 文件夹**（注意不是 RustLeanrning）**。
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打开 greeting 之后，在里面新建一个新的文件夹`.vscode`
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# Rust 输出到命令行
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在正式学习 Rust 语言以前，我们需要先学会怎样输出一段文字到命令行，这几乎是学习每一门语言之前必备的技能，因为输出到命令行几乎是语言学习阶段程序表达结果的唯一方式。
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在之前的 Hello, World 程序中大概已经告诉了大家输出字符串的方式，但并不全面，大家可能很疑惑为什么 println!( "Hello World") 中的 println 后面还有一个 `!` 符号，难道 Rust 函数之后都要加一个感叹号？显然并不是这样。println 不是一个函数，而是一个宏规则。这里不需要更深刻的挖掘宏规则是什么，后面的章节中会专门介绍，并不影响接下来的一段学习。
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Rust 输出文字的方式主要有两种：`println!()` 和 `print!()`。这两个"函数"都是向命令行输出字符串的方法，区别仅在于前者会在输出的最后附加输出一个换行符。当用这两个"函数"输出信息的时候，第一个参数是格式字符串，后面是一串可变参数，对应着格式字符串中的"占位符"，这一点与 C 语言中的 printf 函数很相似。但是，Rust 中格式字符串中的占位符不是 **"% + 字母"** 的形式，而是一对 **{}**。
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`printlna.rs`文件
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```rust
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fn main() {
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let a = 12;
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println!("a is {}", a);
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}
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```
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使用`rustc`命令编译`printlna.rs`文件：
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```rust
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rustc printlna.rs # 编译 printlna.rs 文件
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```
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编译后会生成 `printlna`可执行文件：
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```shell
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./printlna # 执行 printlna
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```
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以上程序的输出结果是：
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```shell
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a is 12
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```
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如果我想把 a 输出两遍，那岂不是要写成：
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```rust
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println!("a is {}, a again is {}", a, a);
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```
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其实有更好的写法：
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```rust
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println!("a is {0}, a again is {0}", a);
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```
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在`{}`之间可以放一个数字，它将把之后的可变参数当做一个数组来访问，下标从0开始。
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如果要输出 **{** 或 **}** 怎么办呢？格式字符串通过 **{{** 和 **}}** 分别转义代表 { 和 } 。但是其他常用转义字符与 C 语言里的转义字符一样，都是反斜杠开头的形式。
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```rust
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fn main() {
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println!("{{}}");
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}
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```
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以上程序的输出结果是：
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```shell
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{}
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```
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# Rust 基础语法
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变量，基本类型，函数，注释和控制流，这些几乎是每种编程语言都具有的编程概念。
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这些基础概念将存在于每个 Rust 程序中，及早学习它们将使你以最快的速度学习 Rust 的使用。
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## 变量
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首先必须说明，Rust 是强类型语言，但具有自动判断变量类型的能力。这很容易让人与弱类型语言产生混淆。
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如果要声明变量，需要使用 `let` 关键字。例如：
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```rust
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let a = 123;
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```
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只学习过 JavaScript 的开发者对这句话很敏感，只学习过 C 语言的开发者对这句话很不理解。
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在这句声明语句之后，以下三行代码都是被禁止的：
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```rust
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a = "abc";
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a = 4.56;
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a = 456;
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```
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第一行的错误在于当声明 a 是 123 以后，a 就被确定为整型数字，不能把字符串类型的值赋给它。
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第二行的错误在于自动转换数字精度有损失，Rust 语言不允许精度有损失的自动数据类型转换。
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第三行的错误在于 a 不是个可变变量。
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前两种错误很容易理解，但第三个是什么意思？难道 a 不是个变量吗？
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这就牵扯到了 Rust 语言为了高并发安全而做的设计：在语言层面尽量少的让变量的值可以改变。所以 a 的值不可变。但这不意味着 a 不是"变量"（英文中的 variable），官方文档称 a 这种变量为"不可变变量"。
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如果我们编写的程序的一部分在假设值永远不会改变的情况下运行，而我们代码的另一部分在改变该值，那么代码的第一部分可能就不会按照设计的意图去运转。由于这种原因造成的错误很难在事后找到。这是 Rust 语言设计这种机制的原因。
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当然，使变量变得"可变"（mutable）只需一个 `mut`关键字。
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```rust
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let mut a = 123;
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a = 456;
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```
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这个程序是正确的。
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## 常量与不可变变量的区别
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既然不可变变量是不可变的，那不就是常量吗？为什么叫变量？
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变量和常量还是有区别的。在 Rust 中，以下程序是合法的：
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```rust
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let a = 123; // 可以编译，但可能有警告，因为该变量没有被使用
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let a = 456;
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```
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