介绍

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欢迎阅读“Rust 程序设计语言”。一本关于 Rust 的介绍性书籍。Rust 是一个关注安全、速度和并发的编程语言。它的设计可以使程序获得性能和对底层语言的控制，并享受高级语言强大的抽象能力。这些特性使得 Rust 适合那些有类似 C 语言经验并正在寻找一个更安全的替代者的程序员，同时也适合那些来自类似 Python 语言背景，正在探索在不牺牲表现力的情况下编写更好性能代码的人们。

Rust 在编译时进行其绝大多数的安全检查和内存管理决策，因此程序的运行时性能没有受到影响。这让其在许多其他语言不擅长的应用场景中得以大显身手：有可预测空间和时间要求的程序，嵌入到其他语言中，以及编写底层代码，如设备驱动和操作系统。Rust 也很擅长 web 程序：它驱动着 Rust 包注册网站（package registry site），crates.io！我们期待看到你使用 Rust 进行创作。

本书的编排面向已经了解如何使用至少一门编程语言编程的读者。读完本书之后，你应该能自如的编写 Rust 程序。我们将通过小的，专注的并相互依赖的例子来学习 Rust，并向你展示如何使用 Rust 多样的功能，同时了解它们在后台是如何执行的。

为本书做出贡献

本书是开源的。如果你发现任何错误，请不要犹豫，在 GitHub 上发起 issue 或提交 pull request。

安装

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使用 Rust 的第一步是安装。你需要联网来执行本章的命令，因为我们要从网上下载 Rust。

我们将会展示很多使用终端的命令，并且这些代码都以$开头。并不需要真正输入$，它们在这里代表每行指令的开头。在网上会看到很多使用这个惯例的教程和例子：$代表以常规用户运行命令，#代表需要用管理员运行的命令。没有以$（或#）的行通常是之前命令的输出。

在 Linux 或 Mac 上安装

如果你使用 Linux 或 Mac，所有需要做的就是打开一个终端并输入：

$ curl https://sh.rustup.rs -sSf | sh

这会下载一个脚本并开始安装。你可能被提示要输入密码。如果一切顺利，将会出现如下内容：

Rust is installed now. Great!

当然，如果你不赞成curl | sh这种模式，可以随意下载、检查和运行这个脚本。

在 Windows 上安装

在 Windows 上，前往https://rustup.rs并按照说明下载rustup-init.exe。运行并遵循它提供的其余指示。

本书其余 Windows 相关的命令假设你使用cmd作为你的 shell。如果你使用不同的 shell，可能能够执行 Linux 和 Mac 用户相同的命令。如果都不行，查看所使用的 shell 的文档。

自定义安装

如果有理由倾向于不使用 rustup.rs，请查看Rust 安装页面获取其他选择。

卸载

卸载 Rust 同安装一样简单。在 shell 中运行卸载脚本

$ rustup self uninstall

故障排除

安装完 Rust 后，打开 shell，输入：

$ rustc --version

应该能看到类似这样的版本号、提交 hash 和提交日期，对应你安装时的最新稳定版本：

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

如果出现这些内容，Rust 就安装成功了！

恭喜入坑！（此处应该有掌声！）

如果有问题并且你在使用 Windows，检查 Rust（rustc，cargo 等）是否位于%PATH%系统变量中。

如果还是不能运行，有许多可以获取帮助的地方。最简单的是 irc.mozilla.org 上的 IRC 频道 #rust-beginners 和供一般讨论之用的 #rust，我们可以使用 Mibbit 访问。然后我们就可以和其他能提供帮助的 Rustacean（我们这些人自嘲的绰号）聊天了。其它给力的资源包括用户论坛和Stack Overflow。

本地文档

安装程序也包含一份本地文档的拷贝，你可以离线阅读它们。输入rustup doc将在浏览器中打开本地文档。

任何你太确认标准库提供的类型或函数是干什么的时候，使用文档 API 查找！

Hello, World!

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现在你已经安装好了 Rust，让我们来编写你的第一个 Rust 程序。当学习一门新语言的时候，编写一个在屏幕上打印 “Hello, world!” 文本的小程序是一个传统，而在这一部分，我们将遵循这个传统。

注意：本书假设你熟悉基本的命令行操作。Rust 本身并不对你的编辑器，工具和你的代码存放在何处有什么特定的要求，所以如果你比起命令行更喜欢 IDE，请随意选择你喜欢的 IDE。

创建项目文件

首先，创建一个文件来编写 Rust 代码。Rust 并不关心你的代码存放在哪里，不过在本书中，我们建议在你的 home 目录创建一个项目目录，并把你的所有项目放在这。打开一个终端并输入如下命令来为这个项目创建一个文件夹：

Linux 和 Mac:

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

Windows:

> mkdir %USERPROFILE%\projects
> cd %USERPROFILE%\projects
> mkdir hello_world
> cd hello_world

编写并运行 Rust 程序

接下来，创建一个新的叫做 main.rs 的源文件。Rust 文件总是以 .rs 后缀结尾。如果文件名多于一个单词，使用下划线分隔它们。例如，使用 my_program.rs 而不是 myprogram.rs。

现在打开刚创建的 main.rs 文件，并输入如下代码：

Filename: main.rs

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

保存文件，并回到终端窗口。在 Linux 或 OSX 上，输入如下命令：

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

在 Windows 上，运行.\main.exe而不是./main。不管使用何种系统，你应该在终端看到Hello, world!字符串。如果你做到了，那么恭喜你！你已经正式编写了一个 Rust 程序。你是一名 Rust 程序员了！欢迎入坑。

分析 Rust 程序

现在，让我们回过头来仔细看看你的“Hello, world!”程序到底发生了什么。这是谜题的第一片：

fn main() {

}

这几行定义了一个 Rust 函数。main 函数是特殊的：这是每一个可执行的 Rust 程序首先运行的函数（译者注：入口点）。第一行表示“定义一个叫 main 的函数，没有参数也没有返回值。”如果有参数的话，它们应该出现在括号中，(和)。

同时注意函数体被包裹在大括号中，{和}。Rust 要求所有函数体都位于大括号中（译者注：对比有些语言特定情况可以省略大括号）。将前一个大括号与函数声明置于一行，并留有一个空格被认为是一个好的代码风格。

在main()函数中：

    println!("Hello, world!");

这行代码做了这个小程序的所有工作：它在屏幕上打印文本。有很多需要注意的细节。第一个是 Rust 代码风格使用 4 个空格缩进，而不是 1 个制表符（tab）。

第二个重要的部分是println!()。这叫做 Rust 宏，是如何进行 Rust 元编程（metaprogramming）的关键所在。相反如果调用一个函数的话，它应该看起来像这样：println（没有!）。我们将在 24 章更加详细的讨论 Rust 宏，不过现在你只需记住当看到符号 ! 的时候，就代表在调用一个宏而不是一个普通的函数。

接下来，"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!，它负责在屏幕上打印这个字符串。轻松加愉快！(⊙o⊙)

这一行以一个分号结尾（;）。;代表这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;结尾。

编译和运行是两个步骤

在“编写并运行 Rust 程序”部分，展示了如何运行一个新创建的程序。现在我们将拆分并检查每一步操作。

在运行一个 Rust 程序之前，必须编译它。可以输入rustc命令来使用 Rust 编译器并像这样传递你源文件的名字：

$ rustc main.rs

如果你来自 C 或 C++ 背景，你会发现这与gcc和clang类似。编译成功后，Rust 应该会输出一个二进制可执行文件，在 Linux 或 OSX 上在 shell 中你可以通过ls命令看到如下：

$ ls
main  main.rs

在 Windows 上，输入：

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

这表示我们有两个文件：.rs 后缀的源文件，和可执行文件（在 Windows下是 main.exe，其它平台是 main）。这里剩下的操作就只有运行 main 或 main.exe 文件了，像这样：

$ ./main  # or .\main.exe on Windows

如果 main.rs 是我们的“Hello, world!”程序，它将会在终端上打印Hello, world!。

来自 Ruby、Python 或 JavaScript 这样的动态类型语言背景的同学，可能不太习惯在分开的步骤编译和执行程序。Rust 是一种 静态提前编译语言（ahead-of-time compiled language），这意味着可以编译好程序后，把它给任何人，他们都不需要安装 Rust 就可运行。如果你给他们一个 .rb ， .py 或 .js 文件，他们需要先分别安装 Ruby，Python，JavaScript 实现（运行时环境，VM），不过你只需要一句命令就可以编译和执行程序。这一切都是语言设计的权衡取舍。

仅仅使用rustc编译简单程序是没问题的，不过随着项目的增长，你将想要能够控制你项目拥有的所有选项，并使其易于分享你的代码给别人或别的项目。接下来，我们将介绍一个叫做 Cargo 的工具，它将帮助你编写现实生活中的 Rust 程序。

Hello, Cargo!

Cargo 是 Rust 的构建系统和包管理工具，同时 Rustacean 们使用 Cargo 来管理它们的 Rust 项目，因为它使得很多任务变得更轻松。例如，Cargo负责构建代码、下载代码依赖的库并编译这些库。我们把代码需要的库叫做依赖（dependencies）。

最简单的 Rust 程序，例如我们刚刚编写的，并没有任何依赖，所以目前我们只使用了 Cargo 负责构建代码的部分。随着你编写更加复杂的 Rust 程序，你会想要添加依赖，那么如果你使用 Cargo 开始的话，这将会变得简单许多。

因为绝大部分 Rust 项目使用 Cargo，本书接下来的部分将假设你使用它。如果使用安装章节介绍的官方安装包的话，Rust 自带 Cargo。如果通过其他方式安装 Rust 的话，可以在终端输入如下命令检查是否安装了 Cargo：

$ cargo --version

如果看到了版本号，一切 OK！如果出现一个类似“command not found”的错误，那么你应该查看安装方式的文档来确定如何单独安装 Cargo。

使用 Cargo 创建项目

让我们使用 Cargo 来创建一个新项目并看看与hello_world项目有什么不同。回到项目目录（或者任何你决定放置代码的目录）：

Linux 和 Mac:

$ cd ~/projects

Windows:

> cd %USERPROFILE%\projects

并在任何操作系统运行：

$ cargo new hello_cargo --bin
$ cd hello_cargo

我们向cargo new传递了--bin因为我们的目标是生成一个可执行程序，而不是一个库。可执行文件是二进制可执行文件，通常就叫做 二进制文件（binaries）。项目的名称被定为hello_cargo，同时 Cargo 在一个同名（子）目录中创建它的文件，接着我们可以进入查看。

如果列出 hello_cargo 目录中的文件，我们将会看到 Cargo 生成了两个文件和一个目录：一个 Cargo.toml 文件和一个 src 目录，main.rs 文件位于目录中。它也在 hello_cargo 目录初始化了一个 git 仓库，以及一个 .gitignore 文件；你可以改为使用不同的版本控制系统，或者不使用，通过--vcs参数。

使用你选择的文本编辑器（IDE）打开 Cargo.toml 文件。它应该看起来像这样：

Filename: Cargo.toml

[package]
name = "hello_cargo"
version = "0.1.0"
authors = ["Your Name <you@example.com>"]

[dependencies]

这个文件使用TOML (Tom's Obvious, Minimal Language) 格式。TOML 类似于 INI，不过有一些额外的改进之处，并且被用作 Cargo 的配置文件的格式。

第一行，[package]，是一个部分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，我们还会增加其他部分。

最后一行，[dependencies]，是列出项目依赖的 crates（我们这么称呼 Rust 代码的包）的部分的开始，这样 Cargo 也就知道去下载和编译它们。这个项目并不需要任何其他的 crate，不过在猜猜看教程章节会需要。

现在看看 src/main.rs：

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

Cargo 为你生成了一个“Hello World!”，正如我们之前编写的那个！目前为止我们所见过的之前项目与 Cargo 生成的项目区别有：

代码位于 src 目录
项目根目录包含一个 Cargo.toml 配置文件

Cargo 期望源文件位于 src 目录，这样将项目根目录留给 README、license 信息、配置文件和其他跟代码无关的文件。这样，Cargo 帮助你保持项目干净整洁。一切井井有条。

如果没有使用 Cargo 开始项目，正如我们在 hello_world 目录中的项目，可以把它转化为一个 Cargo 使用的项目，通过将代码放入 src 目录并创建一个合适的 Cargo.toml。

构建并运行 Cargo 项目

现在让我们看看通过 Cargo 构建和运行 Hello World 程序有什么不同。为此，我们输入如下命令：

$ cargo build
   Compiling hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)

这应该创建 target/debug/hello_cargo（或者在 Windows 上是 target\debug\hello_cargo.exe）可执行文件，可以通过这个命令运行：

$ ./target/debug/hello_cargo # or .\target\debug\hello_cargo.exe on Windows
Hello, world!

好的！如果一切顺利，Hello, world!应该再次打印在终端上。

第一次运行的时候也会使 Cargo 在项目根目录创建一个叫做 Cargo.lock 的新文件，它看起来像这样：

Filename: Cargo.lock

[root]
name = "hello_cargo"
version = "0.1.0"

Cargo 使用 Cargo.lock 来记录程序的依赖。这个项目并没有依赖，所以内容有一点稀少。事实上，你自己永远也不需要碰这个文件；仅仅让 Cargo 处理它就行了。

我们刚刚使用cargo build构建了项目并使用./target/debug/hello_cargo运行了它，不过也可以使用cargo run编译并运行：

$ cargo run
     Running `target/debug/hello_cargo`
Hello, world!

注意这一次，并没有出现告诉我们 Cargo 正在编译 hello_cargo 的输出。Cargo 发现文件并没有被改变，所以只是运行了二进制文件。如果修改了源文件的话，将会出现像这样的输出：

$ cargo run
   Compiling hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
     Running `target/debug/hello_cargo`
Hello, world!

所以又出现一些更多的不同：

使用cargo build构建项目（或使用cargo run一步构建并运行），而不是使用rustc
不同于将构建结果放在源码相同目录，Cargo 会将它放到 target/debug 目录中的文件，我们将会看到

Cargo 的另一个有点是不管你使用什么操作系统它的命令都是一样的，所以之后我们将不再为 Linux 和 Mac 以及 Windows 提供特定的命令。

发布构建

当项目最终准备好发布了，可以使用cargo build --release来优化编译项目。这会在 target/release 下生成可执行文件，而不是 target/debug。这些优化可以让 Rust 代码运行的更快，不过启用他们会让程序花更长的时间编译。这也是为何这是两种不同的配置：一个为了开发，这时你经常想要快速重新构建；另一个构建提供给用户的最终程序，这时并不会重新构建并希望能运行得越快越好。如果你在测试代码的运行时间，请确保运行cargo build --release并使用 target/release 下的可执行文件进行测试。

把 Cargo 当作习惯

对于简单项目， Cargo 并不能比rustc提供更多的价值，不过随着开发的进行终将体现它的价值。对于拥有多个 crate 的复杂项目，可以仅仅运行cargo build，然后一切将有序运行。即便这个项目很简单，现在它使用了很多接下来你 Rust 程序生涯将会用到的实用工具。事实上，无形中你可以使用下面的命令开始所有你想要从事的项目：

$ git clone someurl.com/someproject
$ cd someproject
$ carg

注意：如果你想要查看 Cargo 的更多细节，请阅读官方的 Cargo guide，它覆盖了其所有的功能。

Rust 程序设计语言 中文版

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