Rust三天简易教程（v1.0）
引言
欢迎👏来到Rust Ocean。
读者定位
定位读者为懂得基本编程概念。为了简短忽略了基本概念，如果你觉得理解困难的话，考虑找更基础的书来看。
Rust是什么
Rust 是一门注重安全（safety）、速度（speed）和并发（concurrency）的现代系统编程语言。Rust 通过内存安全来实现上述目标，但不用垃圾回收机制（Garbage collection, GC)。
Rust解决了空指针问题，错误处理更可靠，大大增加了可靠性和对代码的信心❤️。
如果你看了我以上的简单介绍还不明真相的话，还在犹豫是否学习Rust的话，可以浏览下《爱上Rust》。在阅读前可以看看intorust的英文短视频介绍。
极简风格
本书采用极简风格，不求大全，目标是学完后有基本的了解。希望是轻松的方式，两三天就学完。
参考了《通过例子学Rust》，《RustPrimer》两本书，更多内容请移步前往。
To English Readers
I wrote this in Chinese, so if some links are in Chinese, you can use Google Translate to help it.
第1章：基础知识
当你开始阅读的时候，说明你已经有一些兴趣了。Rust入门非常简单，不需要任何配置。
可以去playground在线运行代码。本地安装就省略了，请参考引言中的参考书。
下面是hello world:
// 这是注释内容，将会被编译器忽略掉
fn main() {
println!("Hello Rust World!");
}
println! 是一个 宏（macros），可以将文本输出到控制台（console）。
使用 Rust 的编译器 rustc 可以将源程序生成可执行文件：
$ rustc hello.rs
rustc 编译后将得到可执行文件 hello。
$ ./hello
Hello Rust World!
有一个runner可以一步运行。
另外自带的cargo可以提供项目管理，在小项目里有介绍。
第2章：结构体、Trait
先看看结构体：
// 单元结构体
struct Nil;
// 元组结构体
struct Pair(i32, f32);
// 带有两个字段的结构体
struct Point {
x: f32,
y: f32,
}
// 结构体可以作为另一个结构体的字段
#[allow(dead_code)]
struct Rectangle {
p1: Point,
p2: Point,
}
fn main() {
// 实例化结构体 `Point`
let point: Point = Point { x: 0.3, y: 0.4 };
// 访问 point 的字段
println!("point coordinates: ({}, {})", point.x, point.y);
// 实例化一个单元结构体
let _nil = Nil;
// 实例化一个元组结构体
let pair = Pair(1, 0.1);
// 访问元组结构体的字段
println!("pair contains {:?} and {:?}", pair.0, pair.1);
// 解构一个元组结构体
let Pair(integer, decimal) = pair;
println!("pair contains {:?} and {:?}", integer, decimal);
}
Trait
trait HasArea {
fn area(&self) -> f64;
}
struct Circle {
radius: f64,
}
impl HasArea for Circle {
fn area(&self) -> f64 {
std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
}
}
fn main() {
let c = Circle {
radius: 1.0f64,
};
println!("circle c has an area of {}", c.area());
}
这个程序会输出：
circle c has an area of 3.141592653589793
{}, {:?}分别对应两个Trait：Display和Debug。
第3章：HashMap、数组
先看看HashMap的简单用法。
use std::collections::HashMap;
fn main(){
let mut come_from = HashMap::new();
// 插入
come_from.insert("WaySLOG", "HeBei");
come_from.insert("Marisa", "U.S.");
come_from.insert("Mike", "HuoGuo");
// 查找key
if !come_from.contains_key("elton") {
println!("Oh, 我们查到了{}个人，但是可怜的Elton猫还是无家可归", come_from.len());
}
// 根据key删除元素
come_from.remove("Mike");
println!("\nMike猫！\n");
// 利用get的返回判断元素是否存在
let who = ["MoGu", "Marisa"];
for person in &who {
match come_from.get(person) {
Some(location) => println!("{} 来自: {}", person, location),
None => println!("{} 也无家可归啊.", person),
}
}
// 遍历输出
println!("\n那么，所有人呢？");
for (name, location) in &come_from {
println!("{}来自: {}", name, location);
}
}
再看看数组：
fn main() {
let mut array: [i32; 3] = [0; 3];
array[1] = 1;
array[2] = 2;
assert_eq!([1, 2], &array[1..]);
// This loop prints: 0 1 2
for x in &array {
println!("{} ", x);
}
}
动态数组Vec
fn main() {
//创建空Vec
let v: Vec<i32> = Vec::new();
println!("{:?}", v);
//使用宏创建空Vec
let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];
println!("{:?}", v);
//创建十个零
let v = vec![0; 10];
//创建可变的Vec，并压入元素3
println!("{:?}", v);
let mut v = vec![1, 2];
v.push(3);
println!("{:?}", v);
//创建拥有两个元素的Vec，并弹出一个元素
let mut v = vec![1, 2];
let two = v.pop();
println!("{:?}", two);
//创建包含三个元素的可变Vec，并索引一个值和修改一个值
let mut v = vec![1, 2, 3];
v[1] = v[1] + 5;
println!("{:?}", v);
}
特别章：🔥所有权、借用和生命周期
所有权系统的这几个概念是Rust与众不同的地方。是安全基础，号称编译就不会崩溃。
所有权系统可以用借书来类比，先看所有权：
fn main() {
let a: String = String::from("xyz");
let _b = a;
println!("{}", a);
}
这个代码在传统的语言是没问题的，这里编译会报错，因为发生了所有权转移。
再看借用：
fn main() {
let a: String = String::from("xyz");
let _b = &a;
println!("{}", a);
}
改了一个字就是借用了，可以编译了。
再看生命周期：
fn _foo<'a>(x: &'a str) -> &'a str {
x
}
这个就是有些奇怪的生命周期写法。有些简单的情况可以省略生命周期，更简洁。简单说，生命周期就是指定变量的存在时间吧，当编译器无法确定的时候，会要求程序员写生命周期。
小结
通过三个简单例子，介绍了三个概念，当然实际情况要复杂一些，不过基本思路差不多。
Rust正是通过所有权、借用以及生命周期，没有手动管理内存的安全性风险，也没有GC造成的程序暂停问题。需要付出的是一些时间去逐渐熟悉它们。
第4章：代码组织
模块的基本用法
mod ccc {
pub fn print_ccc() {
println!("{}", 25);
}
}
fn main() {
use ccc::print_ccc;
print_ccc();
// 或者
ccc::print_ccc();
}
包crate是更大的单位。
真正我们在开发时，会大量用到外部库。外部库是通过
extern crate xxx;
这样来引入的。
注：要使上述引用生效，还必须在 Cargo.toml 的 dependecies 段，加上 xxx="version num" 这种依赖说明。
引入后，就相当于引入了一个符号 xxx，后面可以直接以这个 xxx 为根引用这个 crate 中的 item：
extern crate xxx;
use xxx::yyy::zzz;
引入的时候，可以通过 as 关键字重命名。
extern crate xxx as foo;
use foo::yyy::zzz;
第5章：Rust花絮
没想好写什么，暂时空白。
特别章：❌错误处理
Rust解决了空指针的问题，而且不用异常。
Rust的❌错误处理很有特色，我们看看例子：
1 简单一些的Option
fn get(x: i32) -> Option<i32> {
match x>0 {
true => Some(1),
false => None
}
}
fn main() {
let x : i32;
x = get(1).unwrap();
println!("x has the value {}", x);
}
Option是一个Enum类型，有两个值Some和None，例子中用match分别处理。unwrap适合于演示代码，直接对None引发panic。
2 更复杂错误处理的情况用Result，看例子：
use std::io;
use std::io::Read;
use std::fs::File;
fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {
let f = File::open("hello.txt");
let mut f = match f {
Ok(file) => file,
Err(e) => return Err(e),
};
let mut s = String::new();
match f.read_to_string(&mut s) {
Ok(_) => Ok(s),
Err(e) => Err(e),
}
}
fn main() {
let result : Result<String, io::Error>;
result = read_username_from_file();
println!("{:?}", result);
}
Result也是Enum类型，两个值分别是Ok和Err，可以方便地传递错误信息。
3 简化错误传递的问号操作
use std::io;
use std::io::Read;
use std::fs::File;
fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {
let mut f = File::open("hello.txt")?;
let mut s = String::new();
f.read_to_string(&mut s)?;
Ok(s)
}
//You can link the call
//File::open("hello.txt")?.read_to_string(&mut s)?;
fn main() {
println!("{:?}", read_username_from_file());
}
？操作是用来简化错误的传递。
你可以尝试去掉末尾的❓，你会发现编译器准确地发现了错误，这大大提升了你对代码的信心，不需要花额外的功夫去写单元测试。
小结：
通过几个简单例子，大致学完了错误处理。
概括起来说，大致有两个方式:
-
Option
-
Result
Option，包括Some和None。适合于简单情况。
enum Option<T> {
Some(T),
None,
}
Result，包括Ok和Err。用于传递错误信息。
enum Result<T, E> {
Ok(T),
Err(E),
}
简化错误传递的？操作，可以选用。演示代码中常见到unwrap，会panic。还有一种expect("info")，也是panic，不过会带上info。
好消息是消除了空指针问题，不利的是似乎有些复杂，需要时间来消化。
就这样，下一个话题。
第6章：并发
extern crate rayon;
use rayon::prelude::*;
fn main() {
let mut colors = [-20.0f32, 0.0, 20.0, 40.0,
80.0, 100.0, 150.0, 180.0, 200.0, 250.0, 300.0];
println!("original: {:?}", &colors);
colors.par_iter_mut().for_each(|color| {
let c : f32 = if *color < 0.0 {
0.0
} else if *color > 255.0 {
255.0
} else {
*color
};
*color = c / 255.0;
});
println!("transformed: {:?}", &colors);
}
这个例子是通过库实现的并发，看上去比较简单。
关于并发我还缺少经验，所以就点到为止。留待以后再探讨。
第7章：宏
这里简单介绍下。
macro_rules! create_function {
($func_name:ident) => (
fn $func_name() {
println!("function {:?} is called", stringify!($func_name))
}
)
}
fn main() {
create_function!(foo);
foo();
}
第8章：测试
Rust 的测试特性按精细度划分，分为 3 个层次：
-
函数级；
-
模块级；
-
工程级；
另外，Rust 还支持对文档进行测试。
这里介绍简单的函数级测试。
#[test]
fn it_works() {
assert!(2>1); // do test work
}
非常简单，Rust 中，只需要在一个函数的上面，加上 #[test] 就标明这是一个测试用的函数。
有了这个属性之后，在使用 cargo build 编译时，就会忽略这些函数。使用 cargo test 可以运行这些函数。
Rust 提供了两个宏来执行测试断言：
assert!(expr) 测试表达式是否为 true 或 false
assert_eq!(expr, expr) 测试两个表达式的结果是否相等
——实践小项目：Json处理
这个项目参考RustPrimer书，《Json处理》。介绍了caogo的用法。 通过小项目可以验证一下我们对Rust的理解是否正确。
结论
终于学习完了，看看你花了多少时间，入门了么？
希望学习愉快，等待下一个语言，下次再见！