wen 编程最新 2024-01-31

Rust极简教程

据说，Rust语言语法的高门槛是劝退很多人上手的主要原因。

确实，Rust语言希望解决 C/C++ 手工管理内存的问题，但是又不想引入类似golang，java的GC机制。
因此，为了能让编译器能够在编译阶段检查出潜在的内存问题，Rust的语法上就多了一些其他语言所没有的规则，这些规则让上手Rust的难度提高了不少。

我是觉得，学习一门编程语言，不一定要弄懂其中的所有概念才能开始写代码，就像我们学习外语，掌握了基本几句话之后其实就可以开始对话练习。

这篇极简教程的目的，其实不只是针对Rust，任何编程语言都可以有这么一个极简教程，让大家可以尽快用这种编程语言先把代码写起来，边写边学，不断加深对语言的理解。

因为是极简教程，大纲也很简单，主要3部分：

工程管理
变量定义
流程控制

《C程序设计语言》中有一句很经典话：程序 = 数据结构 + 算法
上面的【变量定义】其实就是数据结构，【流程控制】就是算法，有了这2部分其实就可以编写各种功能。
最后加了【工程管理】这部分，一方面是因为Rust的管理工具Cargo是它的重要特色之一；另一方面，良好的代码组织是完成复杂功能的基础，毕竟我们学习Rust，最后是希望用它去完成实际的业务功能的。

工程管理

通过 cargo 创建 Rust项目，可以更好的管理项目的依赖，打包和升级等等。
所以，尽管是极简教程，还是希望能用 cargo 来管理项目。

Rust项目一般有两种类型，可执行文件和库。
我们一般做的软件或者工具最终都会发布成可执行文件，给用户使用。
而库不能单独运行，一般是对重要的功能进行封装，然后作为其他软件的一部分来使用。

创建可执行文件

cargo new rust-examples
tree .  # 工程结构如下
.
├── Cargo.toml # 这里是工程的配置
└── src
    └── main.rs

其中 main.rs 是启动文件，学习Rust各种语法的时候，可以将代码写在 main.ts 中进行测试。

创建库

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

这里的 lib.rs 和 main.rs 不同，它是不能直接运行的，需要通过里面的测试代码来运行相应的功能。

变量定义

Rust的基本类型和其他语言大同小异，熟悉其他语言（C/C++, golang等）的话，很容易理解。
这里我们构造一个简单的学生成绩管理系统，通过定义学生信息，演示下Rust中基本类型以及枚举和结构体的使用。

cargo new stu_manager

在 src/main.rs 中定义并打印学生信息。

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

struct Student {
    name: String, // 姓名
    age: u16,     // 年龄
    sex: Sex,     // 性别
    score: f32,   // 成绩
}

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
    );
}

说明：

#[derive(Debug)]这个是为了打印enum，否则enum类型是不能直接打印的。
struct Student这个结构体中定义了常用的基本类型的使用方式。
let students: [Student; 2]Rust数组的定义方式。

与其他语言相比，Rust变量的一个新的概念就是所有权和借用规则，我的另一篇博客中有介绍，这里不在赘述。
Rust所有权和借用规则示例

除此之外，使用的方式和其他语言区别不大，上面示例中，创建了2个学生信息，并且分别打印出其中各个字段的信息。

$ 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

流程控制

掌握了变量定义，可以组织我们的数据，再掌握Rust中的流程控制方法，那么，就能实现实际的业务功能了。

流程控制主要两种：分支和循环。

分支

Rust的分支语法有 if和match两种方式。

继续完善上面的例子，我们增加一个根据成绩区分优良中差的函数，用 if的方式来判断分支。

fn check_score(stu: &Student) {
    if stu.score >= 90.0 {
        println!("学员：{}, 成绩优秀", stu.name);
    } else if stu.score < 90.0 && stu.score >= 75.0 {
        println!("学员：{}, 成绩良好", stu.name);
    } else if stu.score < 75.0 && stu.score >= 60.0 {
        println!("学员：{}, 成绩中等", stu.name);
    } else {
        println!("学员：{}, 成绩不合格!!!", stu.name);
    }
}

再增加一个判断性别的函数，用match的方式来判断分支。

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

循环

Rust 循环主要有3种方式：

loop 无限循环，自己控制循环退出
while 条件循环
for 条件循环

下面用3种循环方式分别打印学生信息，学生成绩信息以及学生性别信息。

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

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

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

    // for 循环示例
    for stu in students {
        check_sex(&stu);
    }

3种循环中，还是 for循环最为见解，这也是我们使用最多的循环方式。

总结

这里可以看出，只要会任何一种编程语言，几乎不需要太多Rust特有的知识，我们也可以用Rust来编写代码。

当然，Rust的优势，比如内存安全和高性能，这里并没有体现。
这篇博客的目的是希望能够尽快将Rust用起来，用起来之后，遇到问题解决问题，在用的过程中逐步理解Rust的高阶概念和语法，一步一步成为Rust高手。

附录

完整的示例如下：

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

struct Student {
    name: String, // 姓名
    age: u16,     // 年龄
    sex: Sex,     // 性别
    score: f32,   // 成绩
}

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 循环示例
    let mut count = 0;
    loop {
        if count == students.len() {
            break;
        }

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

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

    // for 循环示例
    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!("学员：{}, 成绩错误", stu.name);
    } else if stu.score <= 100.0 && stu.score >= 90.0 {
        println!("学员：{}, 成绩优秀", stu.name);
    } else if stu.score < 90.0 && stu.score >= 75.0 {
        println!("学员：{}, 成绩良好", stu.name);
    } else if stu.score < 75.0 && stu.score >= 60.0 {
        println!("学员：{}, 成绩中等", stu.name);
    } else {
        println!("学员：{}, 成绩不合格!!!", stu.name);
    }
}

fn check_sex(stu: &Student) {
    match stu.sex {
        Sex::Boy => println!("学员: {} 是男生", stu.name),
        Sex::Girl => println!("学员: {} 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
学员：boy01, 成绩中等
学员：girl01, 成绩优秀
学员: boy01 是男生
学员: girl01 是女生

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