Rust入门基础-编程知识

文章目录

Rust相关介绍
- 为什么要用Rust？
- Rust的用户和案例
开发环境准备
- 安装Rust
- 更新与卸载Rust
- 开发工具
Hello World程序
- 编写Rust程序
- 编译与运行Rust程序
Cargo工具
- Cargo创建项目
- Cargo构建项目
- Cargo构建并运行项目
- Cargo检查项目
- Cargo为发布构建项目

Rust相关介绍

为什么要用Rust？

为什么要用Rust？

Rust是一种通用的编程语言，它可以让每个人编写可靠且高效的软件。
Rust可以用来替换C/C++，Rust和它们具有同样的性能，但是很多常见的bug在编译时就可以被消灭。

与其他语言比较

C/C++性能非常好，但类型系统和内存都不太安全。
Java和C#，拥有垃圾收集器GC，能保证内存安全，也有很多优秀特性，但是性能不行。
Rust能够保证内存安全（无需GC），并且易于维护、调试，代码既安全又高效。

Rust的优点

Rust的优点：

性能好，速度快。
安全性高。
具备出色的并发处理能力。

注：Rust最大的缺点就是难学，因为Rust中有很多独有的概念，和现在大多数主流的编程语言都不同，所以学习Rust必须从基础一步一步学。

Rust的用户和案例

Rust的用户和案例

Google：新操作系统Fuschia，其中Rust代码量大约占30%。
Amazon（亚马逊）：基于Linux开发的可以直接在裸机、虚机上运行容器的操作系统。
System76：纯Rust开发了下一代安全操作系统Redox。
蚂蚁金服：用Rust开发了库操作系统Occlum。
斯坦福和密歇根大学：嵌入式实时操作系统，应用于Google的加密产品。
微软：正在使用Rust重写Windows系统中的一些低级组件，微软的WinRT项目也新添加了对Rust语言的支持。
其他公司：Dropbox、Yelp、Coursera、LINE、Cloudflare、Atlassian、npm、Ceph、百度、华为、Sentry、Deno等。

Rust与Firefox

Rust最初是Mozilla公司的一个研究性项目，Firefox是Rust产品应用的一个重要的例子。
Mozilla一直以来都在用Rust创建一个名为Servo的实验性浏览器引擎，其中的所有内容都是并行执行的，Firefox原来的量子版就包含了Servo的CSS渲染引擎。

Rust特别擅长的领域

高性能Web Service。
WebAssembly。
命令行工具。
网络编程。
嵌入式设备。
系统编程。

开发环境准备

安装Rust

安装Rust

Linux/Mac操作系统执行如下命令进行安装：

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

Windows操作系统的安装步骤如下：

1、进入Rust官网，点击install按钮。如下：

在这里插入图片描述

2、根据操作系统的类型点击对应的32位或64位下载按钮。如下：

在这里插入图片描述

3、下载完后运行可执行程序可以看到如下内容：

在这里插入图片描述

相关解释：

安装Rust后，Cargo的家目录被设置为用户家目录\.cargo。
安装Rust的时候会下载一些命令，这些命令对应的可执行程序就会放在用户家目录\.cargo\bin路径下。
安装Rust后，用户家目录\.cargo\bin将会被添加到PATH环境变量中（运行Rust相关命令时不用指明路径）。

4、点击回车开始下载，下载完毕后再次点击回车。如下：

在这里插入图片描述

注意： 安装完毕后需要重启当前的命令行终端，使得用户家目录\.cargo\bin被添加到PATH环境变量中，以便直接在命令行中运行rust相关命令。

安装验证

可以通过如下命令确保Rust安装成功：

rustc --version

该命令将会输出当前安装的Rust编译器（rustc）的版本信息。如下：

在这里插入图片描述

说明一下：

图中的1.73.0、cc66ad468和2023-10-03，分别是版本号、commit hash和commit日期。

更新与卸载Rust

更新与卸载Rust

更新Rust执行如下命令：

rustup update

卸载Rust执行如下命令：

rustup self uninstall

开发工具

开发工具

Rust常用的开发工具如下：

Visual Studio Code（Rust扩展）。
Clion（IntelliJ IDEA系列）。

在这些开发工具上下载对应的Rust插件即可进行Rust开发。如下：

在这里插入图片描述

本地文档

安装Rust的时候会在本地安装文档，可离线浏览，通过rustup doc命令即可在浏览器打开本地文档。如下：

在这里插入图片描述

Hello World程序

编写Rust程序

编写Rust程序

创建一个名为main.rs的文件，并编写如下内容：

fn main() {println!("Hello World");
}

相关说明：

Rust源文件以小写字母命名，多个单词之间使用下划线分开，文件以rs为后缀。
代码中通过fn关键字定义了一个main函数，该函数没有参数也没有返回值。
打印字符串时使用的println!不是函数，而是一个Rust macro（宏）。
Rust的缩进是4个空格，而不是一个制表符。
Rust中的表达式以分号结尾。

编译与运行Rust程序

编译Rust程序

通过rustc命令即可对指定的Rust程序进行编译，并生成可执行程序。如下

在这里插入图片描述

说明一下：

Rust是ahead-of-time编程语言，程序编译生成可执行程序后可在无Rust环境的机器上运行。
Windows下生成的可执行程序名为xxx.exe，Linux/Mac下生成的可执行程序名为xxx。
Windows上还会生成一个xxx.pdb文件，里面包含的是调试信息。

运行Rust程序

执行可执行程序即可运行Rust程序。如下：

在这里插入图片描述

说明一下：

rustc只适合编译简单的Rust程序，实际开发中一般会使用Cargo。

Cargo工具

Cargo工具

Cargo是Rust的官方构建系统和包管理器，它是Rust生态系统中用于构建、测试、运行和发布Rust项目的工具。
Cargo提供了一种简单而强大的方式来管理Rust项目的依赖关系、构建过程和发布版本，它可以自动下载和安装所需的依赖项，编译源代码，运行测试套件，生成文档，并生成可执行文件或库。

在安装Rust的时候会自动安装Cargo工具，通过cargo --version命令可以查看Cargo的版本。如下：

在这里插入图片描述

Cargo创建项目

Cargo创建项目

创建Rust项目的命令如下：

cargo new 项目名称

该命令会在当前目录下创建一个项目目录，项目目录的名字与指定的项目名称相同。如下：

在这里插入图片描述

在项目的顶层目录下一个src目录、一个.gitignore文件和一个Cargo.toml文件。如下：

在这里插入图片描述

说明一下：

在src目录下有一个main.rs源文件，该源文件中会自动生成Hello World程序，Rust项目的源代码都应该放在src目录下。
顶层目录可以放置README、许可信息、配置文件以及其他与程序源码无关的文件。
Cargo会在项目目录初始化一个git仓库，以及一个.gitignore文件，如果在一个已经存在的git仓库中运行cargo new，则这些git相关文件则不会生成，这时可以通过运行cargo new 项目名称 --vcs=git指定让Cargo在项目目录初始化一个git仓库。
如果创建项目时没有使用Cargo，后续也可以把项目转化为使用Cargo，只需要按照上述目录结构组织项目代码，并将相应的配置信息写入Cargo.toml即可。

Cargo.toml

Cargo.toml是Rust项目中的一个配置文件，它位于项目顶层目录下，用于描述项目的元数据和依赖关系。
Cargo.toml文件采用TOML（Tom’s Obvious, Minimal Language）格式，这是一种易于阅读和编写的配置文件语言，它允许你指定项目的名称、版本号、作者、许可证等元数据信息，并列出项目所依赖的外部库或其他Rust包。

使用Cargo工具创建项目时默认生成的Cargo.toml文件如下：

[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]

说明一下：

[package]是一个片段（section）标题，表明下面的语句用来配置一个包（package）。
代码中的name、version和edition分别表示项目名、项目版本和使用的Rust版本。
[dependencies]是罗列项目依赖的片段的开始，Rust中代码包称为crate，当前项目不需要其他的crate。

Cargo构建项目

Cargo构建项目

构建Rust项目的命令如下：

cargo build

该命令会编译项目代码，并在项目目录/target/debug/目录下生成可执行程序。如下：

在这里插入图片描述

说明一下：

第一次运行cargo build会在项目顶层目录下生成Cargo.lock文件，该文件负责追踪项目依赖的精确版本，一般情况下不需要手动修改文件内容。

Cargo构建并运行项目

Cargo构建并运行项目

构建并运行Rust项目的命令如下：

cargo run

该命令会编译项目代码生成可执行程序，并自动执行可执行程序。如下：

在这里插入图片描述

如果之前编译成功过，并且源代码没有改变，那么执行cargo run就会直接运行可执行程序。如下：

在这里插入图片描述

Cargo检查项目

Cargo检查项目

检查Rust项目的命令如下：

cargo check

该命令会检查项目代码，确保代码能够通过编译，但不会产生任何可执行文件。
cargo check比cargo build快得多，开发者在编写程序的过程中会反复调用cargo check，以保证自己写的代码可以通过编译，只有在真正需要生成可执行程序的时候才会调用cargo build或cargo run。

如果将Hello World程序中的英文分号换成中文分号，那么在cargo check时就会发现错误。如下：

在这里插入图片描述