Rust 入门学习笔记（一）

介绍

Rust 程序设计语言的本质实际在于 赋能（empowerment）：无论你现在编写的是何种代码，Rust 能让你在更为广泛的编程领域走得更远，写出自信。（这一点并不显而易见）

举例来说，那些“系统层面”的工作涉及内存管理、数据表示和并发等底层细节。从传统角度来看，这是一个神秘的编程领域，只为浸润多年的极少数人所触及，也只有他们能避开那些臭名昭著的陷阱。即使谨慎的实践者，亦唯恐代码出现漏洞、崩溃或损坏。

Rust 破除了这些障碍：它消除了旧的陷阱，并提供了伴你一路同行的友好、精良的工具。想要 “深入” 底层控制的程序员可以使用 Rust，无需时刻担心出现崩溃或安全漏洞，也无需因为工具链不靠谱而被迫去了解其中的细节。更妙的是，语言设计本身会自然而然地引导你编写出可靠的代码，并且运行速度和内存使用上都十分高效。

已经在从事编写底层代码的程序员可以使用 Rust 来提升信心。例如，在 Rust 中引入并行是相对低风险的操作，因为编译器会替你找到经典的错误。同时你可以自信地采取更加激进的优化，而不会意外引入崩溃或漏洞。

但 Rust 并不局限于底层系统编程。它表达力强、写起来舒适，让人能够轻松地编写出命令行应用、网络服务器等各种类型的代码。使用 Rust 能让你把在一个领域中学习的技能延伸到另一个领域：你可以通过编写网页应用来学习 Rust，接着将同样的技能应用到你的 Raspberry Pi（树莓派）上。

一、Rust的安装

第一步是安装 Rust。我们会通过 rustup 下载 Rust，这是一个管理 Rust 版本和相关工具的命令行工具。下载时需要联网。

rust安装器下载地址：安装 Rust - Rust 程序设计语言

在Linux 或 macOS上安装Rust

如果你使用 Linux 或 macOS，打开终端并输入如下命令：

$ curl --proto '=https' --tlsv1.2 https://sh.rustup.rs -sSf | sh

此命令下载一个脚本并开始安装 rustup 工具，这会安装最新稳定版 Rust。过程中可能会提示你输入密码。如果安装成功，将会出现如下内容：

Rust is installed now. Great!

另外，你还需要一个 链接器（linker），这是 Rust 用来将其编译的输出连接到一个文件中的程序。很可能你已经有一个了。如果你遇到了链接器错误，请尝试安装一个 C 编译器，它通常包括一个链接器。C 编译器也很有用，因为一些常见的 Rust 包依赖于 C 代码，因此需要安装一个 C 编译器。

在 macOS 上，你可以通过运行以下命令获得 C 语言编译器：

$ xcode-select --install

Linux 用户通常需要根据发行版（distribution）文档安装 GCC 或 Clang。比如，如果你使用 Ubuntu，可以安装 build-essential 包。

在Windows上安装Rust

在 Windows 上，前往 https://www.rust-lang.org/install.html 并按照说明安装 Rust。在安装过程的某个步骤，你会收到一个信息说明为什么需要安装 Visual Studio 2013 或其更新版本的 MSVC 构建工具。

要获取构建工具，你需要安装 Visual Studio 2022。当被问及需要安装什么工作负载（Workload）的时候，请确保勾选了以下内容：

• “使用 C++ 的桌面开发”（“Desktop Development with C++”）
• Windows 10（或 11）SDK
• 英语语言包，以及其他你所需要的语言包

想要检查是否安装成功，可在命令行输入以下命令：

$ rustc --version

如果显示以下信息表明已经安装成功，显示的最新稳定版本的版本号、对应的 Commit Hash 和 Commit 日期

rustc x.y.z (abcabcabc yyyy-mm-dd)

如果没看到，请按照下面说明的方法检查 Rust 是否在您的 %PATH% 系统变量中。

在 Windows CMD 中，请使用命令：

> echo %PATH%

在 PowerShell 中，请使用命令：

> echo $env:Path

在 Linux 和 macOS 中，请使用命令：

$ echo $PATH

Rust更新和卸载

通过 rustup 安装了 Rust 之后，更新到最新版本就很简单了，只需要在您对应的命令行中运行如下更新脚本：

$ rustup update

若要卸载 Rust 和 rustup，请在命令行中运行如下卸载脚本：

$ rustup self uninstall

 二、开发第一个rust程序

1、在文件夹中打开命令行，输入以下命令创建项目目录

对于 Linux、macOS 和 Windows PowerShell，输入：

$ mkdir ~/projects $ cd ~/projects $ mkdir hello_world $ cd hello_world

对于 Windows CMD，输入：

> mkdir "%USERPROFILE%\projects" 
> cd /d "%USERPROFILE%\projects" > mkdir hello_world > cd hello_world

2、创建编写并运行Rust程序

新建一个源文件，命名为 main.rs。Rust 源文件总是以 .rs 扩展名结尾。如果文件名包含多个单词，那么按照命名习惯，应当使用下划线来分隔单词。例如命名为 hello_world.rs，而不是 helloWorld.rs

打开创建的main.rs文件，输入以下代码

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

保存文件，在当前文件位置打开终端。在 Linux 或 macOS 上，输入如下命令，编译并运行文件：

$ rustc main.rs
$ ./main
Hello, world!

在 Windows 上，输入命令 .\main.exe，而不是 ./main：

> rustc main.rs
> .\main.exe
Hello, world!

不管使用何种操作系统，终端应该打印字符串 Hello, world!。这样就成功运行一个Rust程序了!

3、分析Rust程序

现在看看这个hello world的Rust程序，首先看看方法的外部：

fn main() {

}

这里是定义了一个名叫 main 的函数。main 函数是一个特殊的函数：在可执行的 Rust 程序中，它总是最先运行的代码。第一行代码声明了一个叫做 main 的函数，它没有参数也没有返回值。如果有参数的话，它们的名称应该写在小括号 () 中。

函数体被包裹在 {} 中。Rust 要求所有函数体都要用花括号包裹起来。

在 main 函数中有如下代码：

println!("Hello, world!");

这行代码的作用是：在屏幕上打印文本。

然后，println! 调用了一个 Rust 宏（macro）。如果是调用函数，则应输入 println（没有!）。当看到符号 ! 的时候，就意味着调用的是宏而不是普通函数，并且宏并不总是遵循与函数相同的规则。

"Hello, world!" 是一个字符串。我们把这个字符串作为一个参数传递给 println!，字符串将被打印到屏幕上。

该行以分号结尾 ; ，这代表一个表达式的结束和下一个表达式的开始。大部分 Rust 代码行以分号结尾。

编译和运行是两个独立的步骤

在运行 Rust 程序之前，必须先使用 Rust 编译器编译它，即输入 rustc 命令并传入源文件名称，如下：

$ rustc main.rs

在 Linux、macOS 或 Windows 的 PowerShell 上，在 shell 中输入 ls 命令可以看见这个可执行文件。

$ ls
main  main.rs

在 Linux 和 macOS，你会看到两个文件。在 Windows PowerShell 中，你会看到同使用 CMD 相同的三个文件，如以下内容：

> dir /B %= the /B option says to only show the file names =%
main.exe
main.pdb
main.rs

这展示了扩展名为 .rs 的源文件、可执行文件（在 Windows 下是 main.exe，其它平台是 main），以及当使用 CMD 时会有一个包含调试信息、扩展名为 .pdb 的文件。从这里开始运行 main 或 main.exe 文件，如下：

$ ./main # Windows 是 .\main.exe

Rust 是一种 预编译静态类型（ahead-of-time compiled）语言，这意味着你可以编译程序，并将可执行文件送给其他人，他们甚至不需要安装 Rust 就可以运行。

三、Rust的包管理工具Cargo

Cargo 是 Rust 的构建系统和包管理器。大多数 Rustacean 们使用 Cargo 来管理他们的 Rust 项目，因为它可以为你处理很多任务，比如构建代码、下载依赖库并编译这些库。

可以通过以下代码检查是否安装了Cargo

$ cargo --version

1、使用Cargo创建项目

在文件目录打开命令行工具，输入以下命令：

$ cargo new hello_cargo
$ cd hello_cargo

这样我们就创建了hello_cargo的项目目录并进入项目

项目目录内生成了两个文件和一个目录：一个 Cargo.toml 文件，一个 src 目录，以及位于 src 目录中的 main.rs 文件。

任意编辑器打开Cargo.toml

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

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

[dependencies]

这个文件使用 TOML (Tom's Obvious, Minimal Language) 格式，这是 Cargo 配置文件的格式。

第一行，[package]，是一个片段（section）标题，表明下面的语句用来配置一个包。随着我们在这个文件增加更多的信息，还将增加其他片段（section）。

接下来的三行设置了 Cargo 编译程序所需的配置：项目的名称、项目的版本以及要使用的 Rust 版本。

最后一行，[dependencies]，是罗列项目依赖的片段的开始。在 Rust 中，代码包被称为 crates。这个项目并不需要其他的 crate，不过在第二章的第一个项目会用到依赖，那时会用得上这个片段。

打开src/main.rs

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

这个就是第二步创建的程序方法。

Cargo 生成的项目，将代码放在 src 目录，同时项目根目录包含一个 Cargo.toml 配置文件。

项目根目录只存放 README、license 信息、配置文件和其他跟代码无关的文件。使用 Cargo 帮助你保持项目干净整洁。

2、构建并运行cargo项目

在项目目录内输入以下命令构建项目：

$ cargo build

正常会这么返回

Compiling hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.85 secs

这个命令会创建一个可执行文件 target/debug/hello_cargo （在 Windows 上是 target\debug\hello_cargo.exe），而不是放在目前目录下。

接下来可输入以下命令运行项目：

$ ./target/debug/hello_cargo # 或者在 Windows 下为 .\target\debug\hello_cargo.exe

如果一切顺利，终端上应该会打印出 Hello, world!。

首次运行 cargo build 时，也会使 Cargo 在项目根目录创建一个新文件：Cargo.lock。这个文件记录项目依赖的实际版本。

使用文件目录名去运行项目比较麻烦，所以推荐使用以下命令可以同时编译并运行生产的可执行文件：

$ cargo run

返回：

Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0 secs
     Running `target/debug/hello_cargo`
Hello, world!

Cargo 还提供了一个叫 cargo check 的命令。该命令快速检查代码确保其可以编译，但并不产生可执行文件：

$ cargo check

 Checking hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.32 secs

总结以上使用过的命令：

• 可以使用 cargo new 创建项目。
• 可以使用 cargo build 构建项目。
• 可以使用 cargo run 一步构建并运行项目。
• 可以使用 cargo check 在不生成二进制文件的情况下构建项目来检查错误。
• 有别于将构建结果放在与源码相同的目录，Cargo 会将其放到 target/debug 目录。

3、发布（release）项目

当项目最终准备好发布时，可以使用 cargo build --release 来优化编译项目。这会在 target/release 而不是 target/debug 下生成可执行文件。这些优化可以让 Rust 代码运行的更快，不过启用这些优化也需要消耗更长的编译时间。