Rust小书

2022-01-27 约 3517 字预计阅读 8 分钟

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rust官方文档讲的是比较详细的，这里给出一个总结(提取出核心点)

以下所有操作均在mac

快速开始

install

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

# 测试
$ rustc --version

$ cargo --version

hello world

$ cargo new hello_world
$ cd helo_world

这里具体看这Cargo.toml

[package]
name = "hello_world"
version = "0.1.0"
edition = "2018"

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

[dependencies]

src/main.rs

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

构建并运行

$ cargo build
$ cargo run

猜猜看游戏

学 let、match、方法、关联函数、外部 crate 等知识

快速开始

$ cargo new guessing_game
$ cd guessing_game

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);
}

解释

引入std::io 的读写库
输出2行对话
声明一个可变的字符串
处理用户输入内容，并将内容赋值给guess，并加入expect进行报错处理，这里的mut指的是可变的，&是指引用(可以暂时理解为指针)
输出guess

添加一个随机数的包rand

Cargo.toml

[package]
name = "guessing_game"
version = "0.1.0"
edition = "2018"

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

[dependencies]
rand = "0.8.3"

生成随机数

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

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

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101);

    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);
}

这里主要是通过let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101); 来实现生存一个1到100的随机数

判断大小

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

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

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101);

    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");

    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!"),
    }
}

使用use std::cmp::Ordering;这个包来实现判断大小

Ordering 也是一个枚举，不过它的成员是 Less、Greater 和 Equal。这是比较两个值时可能出现的三种结果

并且使用了match

并且创建了一个隐藏变量来讲guess由字符串类型转为数字类型

开始循环

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

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

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101);
    println!("you 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 = 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;
            }
        }
    }
}

将 expect 调用换成 match 语句，以从遇到错误就崩溃转换为处理错误。须知 parse 返回一个 Result 类型，而 Result 是一个拥有 Ok 或 Err 成员的枚举。这里使用的 match 表达式，和之前处理 cmp 方法返回 Ordering 时用的一样

然后使用loop 与 break 来实现循环

基本概念

变量

原文

这里主要注重3点

变量默认不可改变
通过加入mut 使得改变量可改变
通过重新使用let 来实现隐藏变量

mut 与隐藏的另一个区别是，当再次使用 let 时，实际上创建了一个新变量，我们可以改变值的类型，并且复用这个名字。

数据类型

标量类型
1. 整形没有小数部分的数字
2. 浮点型带小数点的数字
3. 布尔类型布尔类型有两个可能的值：true 和 false
4. 字符类型语言中最原生的字母类型
复合类型
1. 元组类型元组是一个将多个其他类型的值组合进一个复合类型的主要方式。元组长度固定：一旦声明，其长度不会增大或缩小。
```
fn main() {
  let tup = (500, 6.4, 1);

  let (x, y, z) = tup;

  println!("The value of y is: {}", y);
}
```
1. 数组类型另一个包含多个值的方式是数组（array）。与元组不同，数组中的每个元素的类型必须相同。Rust 中的数组与一些其他语言中的数组不同，Rust中的数组长度是固定的。
```
 fn main() {
   let a = [1, 2, 3, 4, 5];

   let first = a[0];
   let second = a[1];
 }
```

函数

函数最需要关注2点：

参数
返回值

fn main() {
    let x = plus_one(5);

    println!("The value of x is: {}", x);
}

fn plus_one(x: i32) -> i32 {
    x + 1
}

这里注意最后一句后面没分号，则是返回值，return 被省略

控制流

这里主要有3点

if 语句
loop 循环
for 循环

fn main() {
    let number = 3;

    if number < 5 {
        println!("condition was true")
    }
    println!("condition was false");
}

这里不建议使用else

fn main() {
    let mut count = 0;
    'counting_up: loop {
        println!("count = {}", count);
        let mut remaining = 10;

        loop {
            println!("remaining = {}", remaining);
            if remaining == 9 {
                break;
            }
            if count == 2 {
                break 'counting_up;
            }
            remaining -= 1;
        }

        count += 1;
    }
    println!("End count = {}", count);
}

fn main() {
    let a = [10, 20, 30, 40, 50];

    for element in a.iter() {
        println!("the value is: {}", element);
    }
}

所有权

原文

堆和栈基础

这里对于数据结构有一定的要求，需要搞懂堆，栈。但是原文在开头很详细点讲解了二者概念

栈: 以放入值的顺序存储值并以相反顺序取出值。这也被称作后进先出（last in, first out）。

栈中的所有数据都必须占用已知且固定的大小。在编译时大小未知或大小可能变化的数据，要改为存储在堆上

当向堆放入数据时，你要请求一定大小的空间。内存分配器（memory allocator）在堆的某处找到一块足够大的空位，把它标记为已使用，并返回一个表示该位置地址的指针（pointer）。这个过程称作在堆上分配内存（allocating on the heap），有时简称为 “分配”（allocating）。

所有权规则

Rust 中的每一个值都有一个被称为其所有者（owner）的变量。
值在任一时刻有且只有一个所有者。
当所有者（变量）离开作用域，这个值将被丢弃。

最核心点： Rust 采取了一个不同的策略：内存在拥有它的变量离开作用域后就被自动释放。

案例1:

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1;

println!("{}, world!", s1);

这里会直接报错，当 s2 和 s1 离开作用域，他们都会尝试释放相同的内存。这是一个叫做二次释放（double free）的错误，也是之前提到过的内存安全性 bug 之一。两次释放（相同）内存会导致内存污染，它可能会导致潜在的安全漏洞。

为了确保内存安全，这种场景下 Rust 的处理有另一个细节值得注意。在 let s2 = s1 之后，Rust 认为 s1 不再有效, 因此 Rust 不需要在 s1 离开作用域后清理任何东西

解决办法：通过clone再重新开辟一块内存

案例2:

fn main() {
    let s = String::from("hello");  // s 进入作用域

    takes_ownership(s);             // s 的值移动到函数里 ...
                                    // ... 所以到这里不再有效

    let x = 5;                      // x 进入作用域

    makes_copy(x);                  // x 应该移动函数里，
                                    // 但 i32 是 Copy 的，所以在后面可继续使用 x

} // 这里, x 先移出了作用域，然后是 s。但因为 s 的值已被移走，
  // 所以不会有特殊操作

fn takes_ownership(some_string: String) { // some_string 进入作用域
    println!("{}", some_string);
} // 这里，some_string 移出作用域并调用 `drop` 方法。占用的内存被释放

fn makes_copy(some_integer: i32) { // some_integer 进入作用域
    println!("{}", some_integer);
} // 这里，some_integer 移出作用域。不会有特殊操作

当尝试在调用 takes_ownership 后使用 s 时，Rust 会抛出一个编译时错误。

案例3:

fn main() {
    let s1 = gives_ownership();         // gives_ownership 将返回值
                                        // 移给 s1

    let s2 = String::from("hello");     // s2 进入作用域

    let s3 = takes_and_gives_back(s2);  // s2 被移动到
                                        // takes_and_gives_back 中,
                                        // 它也将返回值移给 s3
} // 这里, s3 移出作用域并被丢弃。s2 也移出作用域，但已被移走，
  // 所以什么也不会发生。s1 移出作用域并被丢弃

fn gives_ownership() -> String {             // gives_ownership 将返回值移动给
                                             // 调用它的函数

    let some_string = String::from("hello"); // some_string 进入作用域.

    some_string                              // 返回 some_string 并移出给调用的函数
}

// takes_and_gives_back 将传入字符串并返回该值
fn takes_and_gives_back(a_string: String) -> String { // a_string 进入作用域

    a_string  // 返回 a_string 并移出给调用的函数
}

案例5:

fn main() {
    let s1 = String::from("hello");

    let (s2, len) = calculate_length(s1);

    // 这里再使用s1 会失效

    println!("The length of '{}' is {}.", s2, len);
}

fn calculate_length(s: String) -> (String, usize) {
    let length = s.len(); // len() 返回字符串的长度

    (s, length)
}

引用

解决上述s1无法使用问题

fn main() {
    let s1 = String::from("hello");

    let len = calculate_length(&s1);

    println!("The length of '{}' is {}.", s1, len);
}

fn calculate_length(s: &String) -> usize {
    s.len()
}

这些 & 符号就是引用(引用内存)，它们允许你使用值但不获取其所有权

可变引用

fn main() {
    let mut s = String::from("hello");

    change(&mut s);
}

fn change(some_string: &mut String) {
    some_string.push_str(", world");
}

slice

字符串 slice（string slice）是 String 中一部分值的引用，它看起来像这样：


fn main() {
  let s = String::from("hello world");

  let hello = &s[0..5];
  let world = &s[6..11];
}

结构体

原始程序计算面积

fn main() {
    let width1 = 30;
    let height1 = 50;

    println!(
        "The area of the rectangle is {} square pixels.",
        area(width1, height1)
    );
}

fn area(width: u32, height: u32) -> u32 {
    width * height
}

使用结构体重构


#[derive(Debug)]
struct Rectangle {
    width: u32,
    height: u32,
}

fn main() {
    let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50 };
    println!("rect1 is {:#?}", rect1);
    println!(
        "The area of the rectangle is {} square pixels.",
        area(&rect1)
    );
}

fn area(rectangle: &Rectangle) -> u32 {
    rectangle.width * rectangle.height
}

这里我们定义了一个结构体并称其为 Rectangle。在大括号中定义了字段 width 和 height，类型都是 u32。接着在 main 中，我们创建了一个具体的 Rectangle 实例，它的宽是 30，高是 50。

函数 area 现在被定义为接收一个名叫 rectangle 的参数，其类型是一个结构体 Rectangle 实例的不可变借用(创建一个引用的行为)。

增加属性来派生 Debug trait，并使用调试格式打印 Rectangle 实例

定义方法:impl

#[derive(Debug)]
struct Rectangle {
    width: u32,
    height: u32,
}

impl Rectangle {
    fn area(&self) -> u32 {
        self.width * self.height
    }
}

fn main() {
    let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50 };

    println!(
        "The area of the rectangle is {} square pixels.",
        rect1.area()
    );
}

枚举与匹配

枚举

// 该属性用于隐藏对未使用代码的警告。
#![allow(dead_code)]

// 拥有隐式辨别值（implicit discriminator，从 0 开始）的 enum
enum Number {
    Zero,
    One,
    Two,
}

// 拥有显式辨别值（explicit discriminator）的 enum
enum Color {
    Red = 0xff0000,
    Green = 0x00ff00,
    Blue = 0x0000ff,
}

fn main() {
    // `enum` 可以转成整型。
    println!("zero is {}", Number::Zero as i32);
    println!("one is {}", Number::One as i32);

    println!("roses are #{:06x}", Color::Red as i32);
    println!("violets are #{:06x}", Color::Blue as i32);
}

match

fn main() {
    let number = 13;
    // 试一试 ^ 将不同的值赋给 `number`

    println!("Tell me about {}", number);
    match number {
        // 匹配单个值
        1 => println!("One!"),
        // 匹配多个值
        2 | 3 | 5 | 7 | 11 => println!("This is a prime"),
        // 匹配一个闭区间范围
        13..=19 => println!("A teen"),
        // 处理其他情况
        _ => println!("Ain't special"),
    }

    let boolean = true;
    // match 也是一个表达式
    let binary = match boolean {
        // match 分支必须覆盖所有可能的值
        false => 0,
        true => 1,
        // 试一试 ^ 将其中一条分支注释掉
    };

    println!("{} -> {}", boolean, binary);
}

// 需要 `allow` 来消除警告，因为只使用了枚举类型的一种取值。
#[allow(dead_code)]
enum Color {
    // 这三个取值仅由它们的名字（而非类型）来指定。
    Red,
    Blue,
    Green,
    // 这些则把 `u32` 元组赋予不同的名字，以色彩模型命名。
    RGB(u32, u32, u32),
    HSV(u32, u32, u32),
    HSL(u32, u32, u32),
    CMY(u32, u32, u32),
    CMYK(u32, u32, u32, u32),
}

fn main() {
    let color = Color::RGB(122, 17, 40);
    // 试一试 ^ 将不同的值赋给 `color`

    println!("What color is it?");
    // 可以使用 `match` 来解构 `enum`。
    match color {
        Color::Red   => println!("The color is Red!"),
        Color::Blue  => println!("The color is Blue!"),
        Color::Green => println!("The color is Green!"),
        Color::RGB(r, g, b) =>
            println!("Red: {}, green: {}, and blue: {}!", r, g, b),
        Color::HSV(h, s, v) =>
            println!("Hue: {}, saturation: {}, value: {}!", h, s, v),
        Color::HSL(h, s, l) =>
            println!("Hue: {}, saturation: {}, lightness: {}!", h, s, l),
        Color::CMY(c, m, y) =>
            println!("Cyan: {}, magenta: {}, yellow: {}!", c, m, y),
        Color::CMYK(c, m, y, k) =>
            println!("Cyan: {}, magenta: {}, yellow: {}, key (black): {}!",
                c, m, y, k),
        // 不需要其它分支，因为所有的情形都已覆盖
    }
}

待续……

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