rust教程 第一章 —— 初识rust

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本系列文章已升级、转移至我的自建站点中，本章原文为：初识rust

前言

近些年来不断有新的语言崛起，比如当下非常火的go语言，不过相比于C++，go语言确实是非常简单的。

而rust作为一名新兴语言，却与go不同，因为它的目标是对标系统级开发，也就是试图动摇C、C++这两位纵横编程界数十年的老大哥位置。

比如我们最常用的windows系统，就是用C/C++语言开发，也正因如此，我们才能用C++在VS中可以非常方便的调用win API函数

而同样的，越是涉及到底层，需要控制的细节就会越多，即使是这位试图通过简便语法、便利包管理、安全可靠等良好特性脱颖而出的rust语言，也同样不例外。

在我稍稍学习了几天之后，就知道，这门语言的复杂程度我是完全可以写一系列专栏文章来介绍的。

注意：rust作为一门系统级开发语言，其学习难度并不比C、C++简单多少，但一旦你学会了，就可以快速、高效、安全的开发一系列程序，绝对比C、C++方便无数倍，所以你要想清楚自己是否需要学习这门语言

目前rust语言最大的缺点可能就是由于诞生不过十来年，目前生态还不够完善

比如如果想用rust写GUI程序，就很麻烦，因为官方目前还没有推出GUI库

但这并非是无法解决的，rust同样意识到了这个问题，所以提供了很多绑定C语言库的包，也就是说，只要能用C语言开发的，基本都可以用rust语言进行开发！

比如用rust绑定C开发的FLTK、GTK等GUI库就可以进行开发GUI程序了，当然也有正在发展的库，比如egui、iced等等

而rust带来的代码安全、便捷的开发又是C语言所无法比拟的，所以我预测要不了多少年，随着Rust生态的不断完善，会取代很大一部分C/C++的份额

除非windows、linux、mac三大操作系统以及各种开源库都采用rust语言重写，否则想要彻底取代C/C++还是有些不现实的，因为这些企业级的工程软件并非一朝一夕之功，不是说想要重写就能马上重写出来的，所以在相当长的一段时间内（二三十年？），C/C++程序语言在编程界应该仍然有着不可撼动的地位

因此便有了本文以及本专栏的文章，这是对标我的另一个C/C++实战入门到精通的教程文章。

力图写出即使是新人，也可以快速入门rust、上手开发简单软件、乃至写一些大型的有趣实战项目。

最好对C/C++语言有一定的了解，否则rust里面的很多概念你都可能无法理解

一、Rust简介

参考百度百科：

Rust语言在2006年作为 Mozilla 员工 Graydon Hoare 的私人项目出现，而 Mozilla 于 2009 年开始赞助这个项目。第一个有版本号的 Rust 编译器于2012 年 1 月发布。Rust 1.0 是第一个稳定版本，于 2015年5月15日发布。

可以看到，Rust是2015才对外开放稳定版本的，距今不过到10年，根据目前程序员对Rust这门语言的普遍评价来说，现在学习Rust，还有机会享受到这门语言在不久的将来可能会带来的福利

比如Rust的相关开发岗位可能会越来越多，而目前学习Rust的程序员数量，相比于C/C++来说，还是有些微不足道的，也就是说到时很可能就会出现供不应求的情况，供不应求带来的效益就是，Rust程序员的工资会逐年走高

那么具体来说，Rust能为开发人员带来哪些便利呢？

主要有以下几点：

• 内存安全：

Rust 中的所有内存访问都经过了编译器的严格检查，并且在运行时不会出现空指针异常或数据竞争等问题。这意味着 Rust代码具有更高的可靠性和安全性，可以避免常见的安全漏洞。

而C语言则时常需要担心指针、内存问题，尤其是大项目中，非常容易因此出现各种各样的Bug

• 高效性能：

Rust 具有与 C 和 C++ 相当的性能，并采用了现代语言的特性和设计理念，如智能指针、闭包和模式匹配等。这使得 Rust很适合编写高性能、低延迟的系统级应用程序和库。

• 并发性：

Rust 的所有权系统和借用规则使其易于编写线程安全的代码，即使在多线程环境下也可以保持高效率和可靠性。C/C++中则完全需要自己进行控制

• 社区支持：

Rust 拥有活跃的社区，提供了许多开源库、工具和框架，可以大幅度提升开发效率。C/C++虽然学习的人很多，但却几乎没有官方的、活跃的社区可以供大家交流，都是在各搞各的

• 统一包管理

C/C++中，最让人诟病的便是包管理了，想要用一个包，还需要自己下载、安装、配置等等，而Rust则直接提供了一个统一的包管理程序，只需要写一行代码，就能自动为你下载配置好你所需要的一切，并且还提供对应的文档，使用起来非常方便！

综上，你便能看出Rust的优势所在了。

Python语言之所以能火，有很多原因，而其中很大的一个原因就是Python有一个统一的包管理程序pip，可以很方便的下载包。

而一旦学会了Rust，即使是作为较为底层的开发人员，我们同样也能享受到这种便利了！

这是学习C/C++所无法想象的（虽然目前有一个vcpkg包管理库很不错，但这毕竟不是标准委员会推出的，而是微软带头组织的一个开源项目，而且如果不会科学上网，中国几乎也无法使用）

二、安装Rust编译器

与C/C++一样，Rust也是一门编译型语言，也就是说，Rust的代码必须要先编译成为二进制程序之后才能运行

比如window系统中我们最常看到的 .exe二进制可执行程序

而python则是解释性语言，无需编译，只要有python的解释器，就能一行一行的解释代码然后执行，这同样也是影响python速度的一大原因

一般在浏览器中直接搜索Rust，出现的第一个就是Rust的官网了：

下面的各个标签：学习Rust、社区、安装、博客等等，都可以点进去看一看

我这里也放一下它的官网地址，可以直接点击查看：Rust官网

然后点击 马上开始：

然后下载Rust的安装器（目前一般都是64位的电脑，所以选择第二个即可）：

下载后，点击运行这个程序，等待其安装完毕即可

由于我原本就安装了VS2022，所以它并没有提示我安装任何东西，如果你没有安装VS，则可能要你安装上方提示的Microsoft C++生成工具，安装即可

安装完成后，运行命令：cargo --version

能打印出版本则说明安装成功了（win+R快捷键，输入cmd，按Enter键，即可进入控制台）

第一次使用你可能就会觉得有些疑惑，明明安装的是Rust，这里怎么是Cargo命令呢？

这一点可以看官网说明：

即：Cargo这是Rust语言的包管理软件，后面我们开发Rust时，使用的也基本都是这个命令

三、第一个Rust程序

我们可以通过命令cargo new projectName来创建一个Rust项目

比如运行：cargo new hello-world

然后它就会为我们在当前目录中生成一个项目文件夹：

• .git：这是一个隐藏文件夹，用于git软件实现版本管理，学习rust期间一般用不着，不用管
• src：这是存放代码的地方，以后我们写的rust代码就放在这个文件夹里面
• .gitignore：这同样是git使用的，用于忽略哪些类型文件，不进行版本管理，一般同样不用管

注意：git并不是rust的一部分，而是一个所有语言通用的版本控制工具，比如知名的github，便是用的git进行版本管理

• Cargo.toml :这个文件就很重要了，cargo作为rust的包管理程序，就是通过这个文件知道你这个项目中需要哪些依赖库的

用记事本打开它，就能看到这样的内容：

对于你想要用到的库，直接写在[dependencies]项的下面即可，后面我会再对其进行详细介绍

然后来到src这个存放rust代码的目录里面：

这里面默认有一个main.rs文件，其中后缀.rs便是rust的简写，这个文件是rust项目中不可或缺的，因为它将作为项目的入口文件

不可更改这个文件的名称！否则后面的编译将会直接失败！

同样的，我们仍然可以用记事本打开它：

这里写的是一个函数：

• fn:rust中的关键字，即为function的简写，代表后面跟着的是一个函数

• main: 这个函数的名称，同样是不可更改的！因为这是程序的入口函数，程序将从这个函数开始顺序执行内部的代码

• ()：与前面的函数名、fn关键字与后面紧跟的{}组成一个完整的函数签名，最简单的函数就是：fn name(){}

• {}:函数体，即这个函数要执行的代码，比如这里填写的是println!("Hello, world!");,就是说要打印出 “hello world”这个字符串

其中的println!是一个rust中的宏，用于简化我们输出一个字符串到控制台的步骤，如果你学过C/C++、python、java等等其它语言，前期学习过程中可以直接把它当作一个print函数即可，只是要注意它的后面有一个!然后再是()

这里同样注意，每一个语句的结尾用的;，不用则会报错

现在回到控制台，进入这个文件夹，然后来运行这段代码试一试：

运行代码的命令为：cargo run

然后就可以看到它成功运行并打印出了Hello World! 字符串

如果你学过C/C++，会发现到目前为止，rust比C/C++会稍稍复杂一点，毕竟C/C++只需要一个源代码文件就能输出hello world了，而rust却一上来就给我们生成了这么多文件

但很快，你就会发现rust这种特点的好处，尤其是在后面开发项目时。

前面我们说了，rust是一个编译型的语言，所以会编译成二进制后次才能运行，我们可以在下面的目录中找到这个生成的exe程序：

不过直接点击它运行是不行的，因为前面的代码中我们只写了一个打印字符串的代码，打印完程序就结束了，所以你只能看到一个黑影闪过，后面我们会想办法解决这个问题

上面提到的这个cargo run命令即为编译并运行当前项目的意思

如果我只想编译，不运行呢？

那就可以使用命令：cargo build

其默认构建的是Debug版本，即可调试版本，直观的来说就是生成的exe程序会稍微比较大

我们也可以构建Release版本，使用命令：cargo build --release，直观来说，这个命令生成的可执行文件会较小

如果你还是觉得它比较大，那么我们还可以使用一些工具来进一步压缩它，可以让它只有几十kb，这个后面再提：

四、 IDE环境

从上面我们可以看到，即使是只用记事本，也是可以开发的，但那实在是太麻烦了，所以我们需要一个IDE环境，就像VS那样，有代码提示，可以极大提高我们的开发效率

但由于rust是一个比较新的语言，所以目前它还没有自己的专用IDE软件

但我们可以通过为一些编辑器安装插件的方式，来打造其成为一个可以写rust代码的IDE环境

本系列教程使用的是VSCode这款编辑器，它也是目前最受欢迎的一个编辑器

可以通过以下链接进行前往官网下载：vs code

可以选择自己合适的版本下载安装即可，上图箭头指代的是我安装的版本：x64 系统安装

但其实各个版本区别不大，看自己的喜好了

注意：下载完成后，可能需要重启一下电脑才能继续进行下面的步骤

在控制台中进入这个文件夹，然后输入：code .

这个code命令是vs code提供的命令，用于让VSCode这个软件打开一个文件夹

而后面紧跟的 .，指代的就是当前目录，意思就是用VScode 打开当前目录

然后你就能看到这个rust项目项目文件夹在VSCode中被打开了：

但VScode只是一个编辑器，所以我们还需要安装rust插件，来打造这个编辑器成为一个IDE，方法也很简单。

点击左边的插件选项，然后在上面输入rust进行搜索，然后安装rust-analyzer即可：

这样就完成了rust的开发环境的配置

现在当你输出前几个字符时，就会自动弹出代码提示：

这时，你只需要按Enter键就可以自动帮你填充代码

现在想要运行代码也很简单了，只需要点击main函数上面的按钮，就可以直接运行：

然后就能看到输出了：

五、初识包管理

配置好IDE后，我们再来试一下rust官网提供的一个示例，来看看rust的包管理有多好用

比如我们想要在终端打印出下面这个图案：

这里就用到了ferris-says这个库

首先来到前面提到的Cargo.toml文件，然后在[dependencies]项添加这个库

[dependencies]
ferris-says = "0.2"
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保存后，执行一次Cargo build命令（直接在vs code下面的终端中执行即可）

Cargo 就会自动为我们找到ferris-says这个库的 0.2版本，下载编译好，让我们可以直接在代码中使用

你可能也注意到了不知道什么时候，项目文件夹中多了一个Cargo.lock文件

这个文件用于记录我们当前项目用到的所有库以及依赖，是由cargo自动管理的，我们无需操心

现在来到代码中，让我们来使用一下这个库

use ferris_says::say; // from the previous step
use std::io::{stdout, BufWriter};

fn main() {
    let stdout = stdout();
    let message = String::from("Hello fellow Rustaceans!");
    let width = message.chars().count();

    let mut writer = BufWriter::new(stdout.lock());
    say(message.as_bytes(), width, &mut writer).unwrap();
}
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第一次看上去，你可能会感觉怎么有点复杂啊？

因为这一小段代码就涉及到了rust中相当多的概念，所以我们暂时并不会讲解这段代码的逻辑，你可以自己随意更改这段代码里面的字符串："Hello fellow Rustaceans!"

然后运行上面这段代码：

就能成功输出这个图案了！

而这个库的下载安装位置默认为当前用户文件夹的.Cargo文件夹中

六、总结

这是该系列教程的第一章，主要介绍了rust的特点、安装、项目结构、IDE环境配置、代码运行

主要有以下几个命令需要稍微记忆一下：

• cargo new：新建一个rust项目
• cargo run ：直接运行代码
• cargo build ：只编译代码，不运行，默认编译的为debug版本
• cargo build --release：编译为release版本

注意安装库时，也是直接用cargo build命令，它构建项目的时候一旦发现了有多的依赖库，就会自行为我们下载编译

下一章，我们就开始详细讲解rust的基础语法