Rust極簡教程

来源:https://www.cnblogs.com/wang_yb/archive/2022/08/29/16636774.html
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據說,Rust語言語法的高門檻是勸退很多人上手的主要原因。 確實,Rust語言希望解決 C/C++ 手工管理記憶體的問題,但是又不想引入類似golang,java的GC機制。 因此,為了能讓編譯器能夠在編譯階段檢查出潛在的記憶體問題,Rust的語法上就多了一些其他語言所沒有的規則,這些規則讓上手Rust ...


據說,Rust語言語法的高門檻是勸退很多人上手的主要原因。

確實,Rust語言希望解決 C/C++ 手工管理記憶體的問題,但是又不想引入類似golang,java的GC機制。
因此,為了能讓編譯器能夠在編譯階段檢查出潛在的記憶體問題,Rust的語法上就多了一些其他語言所沒有的規則,這些規則讓上手Rust的難度提高了不少。

我是覺得,學習一門編程語言,不一定要弄懂其中的所有概念才能開始寫代碼,就像我們學習外語,掌握了基本幾句話之後其實就可以開始對話練習。

這篇極簡教程的目的,其實不只是針對Rust,任何編程語言都可以有這麼一個極簡教程,讓大家可以儘快用這種編程語言先把代碼寫起來,邊寫邊學,不斷加深對語言的理解。

因為是極簡教程,大綱也很簡單,主要3部分:

  1. 工程管理
  2. 變數定義
  3. 流程式控制制

《C程式設計語言》中有一句很經典話:程式 = 數據結構 + 演算法
上面的【變數定義】其實就是數據結構,【流程式控制制】就是演算法,有了這2部分其實就可以編寫各種功能。
最後加了【工程管理】這部分,一方面是因為Rust的管理工具Cargo是它的重要特色之一;另一方面,良好的代碼組織是完成複雜功能的基礎,畢竟我們學習Rust,最後是希望用它去完成實際的業務功能的。

工程管理

通過 cargo 創建 Rust項目,可以更好的管理項目的依賴,打包和升級等等。
所以,儘管是極簡教程,還是希望能用 cargo 來管理項目。

Rust項目一般有兩種類型,可執行文件和庫。
我們一般做的軟體或者工具最終都會發佈成可執行文件,給用戶使用。
而庫不能單獨運行,一般是對重要的功能進行封裝,然後作為其他軟體的一部分來使用。

創建可執行文件

cargo new rust-examples
tree .  # 工程結構如下
.
├── Cargo.toml # 這裡是工程的配置
└── src
    └── main.rs


其中 main.rs 是啟動文件,學習Rust各種語法的時候,可以將代碼寫在 main.ts 中進行測試。

創建庫

cargo new --lib rust-lib
tree .
.
├── Cargo.toml  # 這裡是工程的配置
└── src
    └── lib.rs

這裡的 lib.rs 和 main.rs 不同,它是不能直接運行的,需要通過裡面的測試代碼來運行相應的功能。

變數定義

Rust的基本類型和其他語言大同小異,熟悉其他語言(C/C++, golang等)的話,很容易理解。
這裡我們構造一個簡單的學生成績管理系統,通過定義學生信息,演示下Rust中基本類型以及枚舉和結構體的使用。

cargo new stu_manager

在 src/main.rs 中定義並列印學生信息。

#[derive(Debug)]
enum Sex {
    Boy,
    Girl,
}

struct Student {
    name: String, // 姓名
    age: u16,     // 年齡
    sex: Sex,     // 性別
    score: f32,   // 成績
}

fn main() {
    let students: [Student; 2] = [
        Student {
            name: String::from("boy01"),
            age: 18,
            sex: Sex::Boy,
            score: 61.5,
        },
        Student {
            name: String::from("girl01"),
            age: 16,
            sex: Sex::Girl,
            score: 91.5,
        },
    ];

    display(&students[0]);
    display(&students[1]);
}

fn display(stu: &Student) {
    println!(
        "name: {}, age: {}, sex:{:?}, score: {}",
        stu.name, stu.age, stu.sex, stu.score
    );
}

說明:

  1. #[derive(Debug)]這個是為了列印enum,否則enum類型是不能直接列印的。
  2. struct Student這個結構體中定義了常用的基本類型的使用方式。
  3. let students: [Student; 2]Rust數組的定義方式。

與其他語言相比,Rust變數的一個新的概念就是所有權和借用規則,我的另一篇博客中有介紹,這裡不在贅述。
Rust所有權和借用規則示例

除此之外,使用的方式和其他語言區別不大,上面示例中,創建了2個學生信息,並且分別列印出其中各個欄位的信息。

$ cargo run
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.01s
Running `target/debug/stu_manager`
name: boy01, age: 18, sex:Boy, score: 61.5
name: girl01, age: 16, sex:Girl, score: 91.5

流程式控制制

掌握了變數定義,可以組織我們的數據,再掌握Rust中的流程式控制制方法,那麼,就能實現實際的業務功能了。

流程式控制制主要兩種:分支和迴圈。

分支

Rust的分支語法有 ifmatch兩種方式。

繼續完善上面的例子,我們增加一個根據成績區分優良中差的函數,用 if的方式來判斷分支。

fn check_score(stu: &Student) {
    if stu.score >= 90.0 {
        println!("學員:{}, 成績優秀", stu.name);
    } else if stu.score < 90.0 && stu.score >= 75.0 {
        println!("學員:{}, 成績良好", stu.name);
    } else if stu.score < 75.0 && stu.score >= 60.0 {
        println!("學員:{}, 成績中等", stu.name);
    } else {
        println!("學員:{}, 成績不合格!!!", stu.name);
    }
}

再增加一個判斷性別的函數,用match的方式來判斷分支。

fn check_sex(stu: &Student) {
    match stu.sex {
        Sex::Boy => println!("學員: {} 是男生", stu.name),
        Sex::Girl => println!("學員: {} 是女生", stu.name),
    }
}

迴圈

Rust 迴圈主要有3種方式:

  1. loop 無限迴圈,自己控制迴圈退出
  2. while 條件迴圈
  3. for 條件迴圈

下麵用3種迴圈方式分別列印學生信息,學生成績信息以及學生性別信息。

    // loop 迴圈示例
    let mut count = 0;
    loop {
        if count == students.len() {
            break;
        }

        display(&students[count]);
        count += 1;
    }

    // while 迴圈示例
    count = 0;
    while count < students.len() {
        check_score(&students[count]);
        count += 1;
    }

    // for 迴圈示例
    for stu in students {
        check_sex(&stu);
    }

3種迴圈中,還是 for迴圈最為見解,這也是我們使用最多的迴圈方式。

總結

這裡可以看出,只要會任何一種編程語言,幾乎不需要太多Rust特有的知識,我們也可以用Rust來編寫代碼。

當然,Rust的優勢,比如記憶體安全和高性能,這裡並沒有體現。
這篇博客的目的是希望能夠儘快將Rust用起來,用起來之後,遇到問題解決問題,在用的過程中逐步理解Rust的高階概念和語法,一步一步成為Rust高手。

附錄

完整的示例如下:

#[derive(Debug)]
enum Sex {
    Boy,
    Girl,
}

struct Student {
    name: String, // 姓名
    age: u16,     // 年齡
    sex: Sex,     // 性別
    score: f32,   // 成績
}

fn main() {
    let students: [Student; 2] = [
        Student {
            name: String::from("boy01"),
            age: 18,
            sex: Sex::Boy,
            score: 61.5,
        },
        Student {
            name: String::from("girl01"),
            age: 16,
            sex: Sex::Girl,
            score: 91.5,
        },
    ];

    // loop 迴圈示例
    let mut count = 0;
    loop {
        if count == students.len() {
            break;
        }

        display(&students[count]);
        count += 1;
    }

    // while 迴圈示例
    count = 0;
    while count < students.len() {
        check_score(&students[count]);
        count += 1;
    }

    // for 迴圈示例
    for stu in students {
        check_sex(&stu);
    }
}

fn display(stu: &Student) {
    println!(
        "name: {}, age: {}, sex:{:?}, score: {}",
        stu.name, stu.age, stu.sex, stu.score
    );
}

fn check_score(stu: &Student) {
    if stu.score > 100.0 {
        println!("學員:{}, 成績錯誤", stu.name);
    } else if stu.score <= 100.0 && stu.score >= 90.0 {
        println!("學員:{}, 成績優秀", stu.name);
    } else if stu.score < 90.0 && stu.score >= 75.0 {
        println!("學員:{}, 成績良好", stu.name);
    } else if stu.score < 75.0 && stu.score >= 60.0 {
        println!("學員:{}, 成績中等", stu.name);
    } else {
        println!("學員:{}, 成績不合格!!!", stu.name);
    }
}

fn check_sex(stu: &Student) {
    match stu.sex {
        Sex::Boy => println!("學員: {} 是男生", stu.name),
        Sex::Girl => println!("學員: {} 是女生", stu.name),
    }
}

$ cargo run
   Compiling stu_manager v0.1.0 (/home/wangyubin/projects/rust/stu_manager)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.60s
     Running `target/debug/stu_manager`
name: boy01, age: 18, sex:Boy, score: 61.5
name: girl01, age: 16, sex:Girl, score: 91.5
學員:boy01, 成績中等
學員:girl01, 成績優秀
學員: boy01 是男生
學員: girl01 是女生


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