Rust - 快速指南

---

Rust - 简介

Rust 是一种系统级编程语言，由 Graydon Hoare 开发。Mozilla Labs 后来收购了该程序。

应用程序与系统编程语言

Java/C#等应用程序编程语言用于构建软件，直接向用户提供服务。它们帮助我们构建电子表格、文字处理器、Web 应用程序或移动应用程序等业务应用程序。

C/C++ 等系统编程语言用于构建软件和软件平台。它们可用于构建操作系统、游戏引擎、编译器等。这些编程语言需要大量的硬件交互。

系统和应用程序编程语言面临两个主要问题 -

• 编写安全的代码很困难。
• 编写多线程代码很困难。

为什么生锈？

Rust 专注于三个目标 -

• 安全
• 速度
• 并发性

该语言旨在以简单的方式开发高度可靠且快速的软件。Rust 可用于将高级程序编写为特定于硬件的程序。

表现

Rust 编程语言在设计上没有垃圾收集器 (GC)。这提高了运行时的性能。

编译时的内存安全

使用 Rust 构建的软件不会出现悬空指针、缓冲区溢出和内存泄漏等内存问题。

多线程应用程序

Rust 的所有权和内存安全规则提供了没有数据竞争的并发性。

支持 Web 组装 (WASM)

Web Assembly 有助于在浏览器、嵌入式设备或其他任何地方执行高计算密集型算法。它以本机代码的速度运行。Rust 可以编译为 Web Assembly，以实现快速、可靠的执行。

Rust - 环境设置

通过rustup可以轻松安装 Rust ，这是一个基于控制台的工具，用于管理 Rust 版本和相关工具。

在 Windows 上安装

让我们学习如何在 Windows 上安装 RUST。

• 要在 Windows 上运行 Rust 程序，必须安装带有 C++ 工具的 Visual Studio 2013 或更高版本。首先，从这里下载Visual Studio VS 2013 Express

• 下载并安装适用于 Windows 的rustup工具。rustup-init.exe可在此处下载 - Rust Lang

• 双击rustup-init.exe文件。单击后，将出现以下屏幕。

• 按Enter 键进行默认安装。安装完成后，将出现以下屏幕。

• 从安装屏幕可以清楚地看出，Rust 相关文件存储在该文件夹中 -

  C:\Users\{PC}\.cargo\bin

该文件夹的内容是 -

cargo-fmt.exe
cargo.exe
rls.exe
rust-gdb.exe
rust-lldb.exe
rustc.exe // this is the compiler for rust
rustdoc.exe
rustfmt.exe
rustup.exe

• Cargo是 Rust 的包管理器。要验证货物是否已安装，请执行以下命令 -

C:\Users\Admin>cargo -V
cargo 1.29.0 (524a578d7 2018-08-05)

• Rust 的编译器是rustc。要验证编译器版本，请执行以下命令 -

C:\Users\Admin>cargo -V
cargo 1.29.0 (524a578d7 2018-08-05)

Linux/Mac 上的安装

要在 Linux 或 macOS 上安装rustup，请打开终端并输入以下命令。

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

该命令下载脚本并开始安装rustup工具，该工具将安装 Rust 的最新稳定版本。系统可能会提示您输入密码。如果安装成功，将出现以下行 -

Rust is installed now. Great!

下次登录后，安装脚本会自动将 Rust 添加到系统路径中。要立即开始使用 Rust 而无需重新启动终端，请在 shell 中运行以下命令以手动将 Rust 添加到系统路径 -

$ source $HOME/.cargo/env

或者，您可以将以下行添加到 ~/.bash_profile 中 -

$ export PATH="$HOME/.cargo/bin:$PATH"

注意- 当您尝试编译 Rust 程序并收到指示链接器无法执行的错误时，这意味着您的系统上未安装链接器，您需要手动安装链接器。

使用 RUST 教程点编码基础

读取-评估-打印循环 (REPL) 是一种易于使用的交互式 shell，用于编译和执行计算机程序。如果您想在浏览器中在线编译和执行 Rust 程序，请使用 Tutorialspoint Coding Ground。

Rust - HelloWorld 示例

本章通过HelloWorld示例讲解Rust语言的基本语法。

• 创建HelloWorld-App文件夹并导航到终端上的该文件夹

C:\Users\Admin>mkdir HelloWorld-App
C:\Users\Admin>cd HelloWorld-App
C:\Users\Admin\HelloWorld-App>

• 要创建 Rust 文件，请执行以下命令 -

C:\Users\Admin\HelloWorld-App>notepad Hello.rs

Rust 程序文件的扩展名为 .rs。上面的命令创建一个空文件Hello.rs并在记事本中打开它。将下面给出的代码添加到该文件中 -

fn
main(){
   println!("Rust says Hello to TutorialsPoint !!");
}

上面的程序定义了一个函数 main fn main()。fn关键字用于定义函数。main ()是一个预定义函数，充当程序的入口点。打印！是 Rust 中预定义的宏。它用于将字符串（此处为 Hello）打印到控制台。宏调用始终标有感叹号 – ! 。

• 使用rustc编译Hello.rs文件。

C:\Users\Admin\HelloWorld-App>rustc Hello.rs

程序编译成功后，会生成一个可执行文件（ file_name.exe ）。要验证是否生成.exe文件，请执行以下命令。

C:\Users\Admin\HelloWorld-App>dir
//lists the files in folder
Hello.exe
Hello.pdb
Hello.rs

• 执行 Hello.exe 文件并验证输出。

什么是宏？

Rust 提供了一个强大的宏系统，允许元编程。正如您在前面的示例中所看到的，宏看起来像函数，只是它们的名称以 bang(!) 结尾，但宏不是生成函数调用，而是扩展为与程序其余部分一起编译的源代码。因此，与函数不同，它们为程序提供了更多运行时功能。宏是函数的扩展版本。

使用 println! 宏语法

println!(); // prints just a newline
println!("hello ");//prints hello
println!("format {} arguments", "some"); //prints format some arguments

Rust 中的评论

注释是提高程序可读性的一种方法。注释可用于包含有关程序的附加信息，例如代码作者、有关函数/构造的提示等。编译器会忽略注释。

Rust 支持以下类型的注释 -

• 单行注释 ( // ) - // 和行尾之间的任何文本都被视为注释

• 多行注释 (/* */) - 这些注释可能跨越多行。

例子

//this is single line comment

/* This is a
   Multi-line comment
*/

在线执行

Rust 程序可以通过Tutorialspoint Coding Ground在线执行。在编辑器选项卡中编写HelloWorld程序，然后单击执行查看结果。

Rust - 数据类型

类型系统表示该语言支持的不同类型的值。在程序存储或操作所提供的值之前，类型系统会检查它们的有效性。这确保了代码的Behave符合预期。类型系统还允许更丰富的代码提示和自动化文档。

Rust 是一种静态类型语言。Rust 中的每个值都具有特定的数据类型。编译器可以根据分配给变量的值自动推断变量的数据类型。

声明一个变量

使用let关键字声明变量。

fn main() {
   let company_string = "TutorialsPoint";  // string type
   let rating_float = 4.5;                 // float type
   let is_growing_boolean = true;          // boolean type
   let icon_char = '♥';                    //unicode character type

   println!("company name is:{}",company_string);
   println!("company rating on 5 is:{}",rating_float);
   println!("company is growing :{}",is_growing_boolean);
   println!("company icon is:{}",icon_char);
}

在上面的示例中，变量的数据类型将从分配给它们的值推断出来。例如，Rust 会将字符串数据类型分配给变量company_string，将浮点数据类型分配给rating_float等。

打印！宏有两个参数 -

• 特殊语法{ }，即占位符
• 变量名或常量

占位符将被变量的值替换

上述代码片段的输出将是 -

company name is: TutorialsPoint
company rating on 5 is:4.5
company is growing: true
company icon is: ♥

标量类型

标量类型表示单个值。例如，10,3.14,'c'。Rust 有四种主要标量类型。

• 整数
• 浮点
• 布尔值
• 人物

我们将在后续部分中了解每种类型。

整数

整数是没有小数部分的数字。简单来说，整数数据类型用于表示整数。

整数可以进一步分为有符号整数和无符号整数。有符号整数可以存储负值和正值。无符号整数只能存储正值。下面给出整数类型的详细描述 -

整数的大小可以是arch。这意味着数据类型的大小将从机器的体系结构中得出。大小为arch的整数在 x86 计算机上为 32 位，在 x64 计算机上为 64 位。拱形整数主要在对某种集合进行索引时使用。

插图

fn main() {
   let result = 10;    // i32 by default
   let age:u32 = 20;
   let sum:i32 = 5-15;
   let mark:isize = 10;
   let count:usize = 30;
   println!("result value is {}",result);
   println!("sum is {} and age is {}",sum,age);
   println!("mark is {} and count is {}",mark,count);
}

输出如下 -

result value is 10
sum is -10 and age is 20
mark is 10 and count is 30

如果将age值替换为浮点值，上面的代码将返回编译错误。

整数范围

每个有符号变体可以存储从-(2^(n-1) 到 2^(n-1) -1 的数字，其中 n 是变体使用的位数。例如，i8 可以存储从-(2^ 7) 到 2^7 -1 − 此处我们将n替换为 8。

每个无符号变体可以存储从0到(2^n)-1 的数字。例如， u8 可以存储从0到(2^8)-1 的数字，相当于 0 到 255。

整数溢出

当分配给整数变量的值超出 Rust 为数据类型定义的范围时，就会发生整数溢出。让我们通过一个例子来理解这一点 -

fn main() {
   let age:u8 = 255;

   // 0 to 255 only allowed for u8
   let weight:u8 = 256;   //overflow value is 0
   let height:u8 = 257;   //overflow value is 1
   let score:u8 = 258;    //overflow value is 2

   println!("age is {} ",age);
   println!("weight is {}",weight);
   println!("height is {}",height);
   println!("score is {}",score);
}

无符号 u8 变量的有效范围是 0 到 255。在上面的示例中，变量被分配的值大于 255（Rust 中整型变量的上限）。执行时，上面的代码将返回警告 - warning - Literals out of range for u8 for Weight, height and Score Variables。255之后的溢出值将从0、1、2等开始。没有警告的最终输出如下所示 -

age is 255
weight is 0
height is 1
score is 2

漂浮

Rust 中的浮点数据类型可以分为f32和f64。f32类型是单精度浮点数，f64类型是双精度。默认类型是 f64。请考虑以下示例以了解有关浮点数据类型的更多信息。

fn main() {
   let result = 10.00;        //f64 by default
   let interest:f32 = 8.35;
   let cost:f64 = 15000.600;  //double precision
   
   println!("result value is {}",result);
   println!("interest is {}",interest);
   println!("cost is {}",cost);
}

输出如下所示 -

interest is 8.35
cost is 15000.6

自动铸型

Rust 中不允许自动类型转换。考虑以下代码片段。整数值被分配给浮点变量interest。

fn main() {
   let interest:f32 = 8;   // integer assigned to float variable
   println!("interest is {}",interest);
}

编译器会抛出类型不匹配的错误，如下所示。

error[E0308]: mismatched types
   --> main.rs:2:22
   |
 2 | let interest:f32=8;
   |    ^ expected f32, found integral variable
   |
   = note: expected type `f32`
      found type `{integer}`
error: aborting due to previous error(s)

数字分隔符

为了方便大数字的可读性，我们可以使用视觉分隔符 _ 下划线来分隔数字。即 50,000 可以写成 50_000 。下面的示例显示了这一点。

fn main() {
   let float_with_separator = 11_000.555_001;
   println!("float value {}",float_with_separator);
   
   let int_with_separator = 50_000;
   println!("int value {}",int_with_separator);
}

输出如下 -

float value 11000.555001
int value 50000

布尔值

布尔类型有两个可能的值 - true或false。使用bool关键字声明布尔变量。

插图

fn main() {
   let isfun:bool = true;
   println!("Is Rust Programming Fun ? {}",isfun);
}

上述代码的输出将是 -

Is Rust Programming Fun ? true

特点

Rust 中的字符数据类型支持数字、字母、Unicode 和特殊字符。使用char关键字来声明字符数据类型的变量。Rust 的 char 类型表示 Unicode 标量值，这意味着它可以表示的不仅仅是 ASCII。Unicode 标量值范围从U+0000到U+D7FF以及U+E000到U+10FFFF（含）。

让我们考虑一个示例来了解有关字符数据类型的更多信息。

fn main() {
   let special_character = '@'; //default
   let alphabet:char = 'A';
   let emoji:char = '