简介
Rust 是一种现代的系统编程语言，因其内存安全、并发性和高性能而受到广泛关注。以下将从多个维度详细介绍 Rust，包括其设计理念、特性、生态系统及应用场景等。
1. Rust 的设计理念
1.1 安全性
Rust 通过其独特的所有权（Ownership）系统和借用（Borrowing）机制，旨在避免内存管理中的常见错误，如空指针解引用、悬空指针和数据竞争。这种设计使得 Rust 在编译阶段能够捕获许多潜在的安全问题，从而减少了运行时错误。
1.2 性能
Rust 的性能与 C/C++ 相当，采用了零成本抽象（Zero-cost abstractions）的原则，确保在使用高层次抽象的同时，不会影响性能。编译器会进行智能优化，生成高效的机器代码。
1.3 并发
Rust 通过其所有权和借用机制，确保在并发编程中数据访问的安全性。它防止了数据竞争，允许开发者更安全地实现多线程应用。
2. Rust 的核心特性
2.1 所有权和生命周期
- 所有权：每个变量都有唯一的所有者，值在所有者超出作用域时自动释放。
- 借用：可以通过引用来借用值，分为不可变借用（&T）和可变借用（&mut T）。Rust 确保同一时间只能有一个可变借用或多个不可变借用，从而避免了数据竞争。
- 生命周期：生命周期标注确保引用的有效性，编译器会检查借用的有效期，以防止悬空引用。
2.2 模式匹配
Rust 支持强大的模式匹配，可以在函数参数、控制流和数据解构中提供简洁而安全的语法。这使得处理复杂数据结构更加高效。
2.3 宏系统
Rust 的宏系统允许开发者定义复杂的代码生成规则，可以在编译时扩展代码，提供灵活性和可重用性。
3. Rust 的生态系统
3.1 Cargo
Cargo 是 Rust 的包管理工具，负责依赖管理和构建项目。它提供了简单的命令行接口，用户可以轻松创建、构建和共享 Rust 项目。
3.2 社区与库
Rust 拥有一个活跃的开源社区，提供了丰富的库和工具。常见的库包括：
- Serde：用于序列化和反序列化数据。
- Tokio：用于异步编程的运行时。
- Actix：高性能的 Web 框架。
4. Rust 的应用场景
4.1 系统编程
Rust 被广泛应用于操作系统、驱动程序和嵌入式系统开发。其内存安全性和性能使其成为此类项目的理想选择。
4.2 Web 开发
通过 WebAssembly（Wasm）和高性能 Web 框架（如 Rocket 和 Actix），Rust 在 Web 开发领域越来越受到欢迎。它允许开发者在浏览器中运行高性能代码。
4.3 数据科学与机器学习
Rust 在数据科学和机器学习领域的应用正在增加，尤其是随着 Rust 生态系统中的相关库不断发展，如 ndarray（用于数值计算）和 tch-rs（用于深度学习）。
5. Rust 的学习资源
学习 Rust 的资源丰富，包括官方文档、在线课程和社区支持。以下是一些推荐的学习资料：
- Rust 官方书籍：《Rust 程序设计语言》（也称为《The Rust Programming Language》），是学习 Rust 的权威书籍。
- Rust By Example：提供了丰富的实例来帮助理解 Rust 的各个特性。
- Rust 官方论坛和 Discord 社区：可以与其他开发者交流，获得支持和分享经验。
总结
Rust 作为一种现代编程语言，以其安全性、性能和并发特性，正逐渐成为系统编程、Web 开发和其他高性能应用的热门选择。随着社区的不断发展和生态系统的壮大，Rust 的应用前景非常广阔。
安装与更新
用 rustup 管理工具链
Rust 由工具 rustup 安装和管理。Rust 有着以 6 星期为周期的 快速版本迭代机制，支持 大量平台，因而不同时期存在大量不同的 Rust 构建版本。 rustup 用于管理不同平台下的 Rust 构建版本并使其互相兼容， 支持安装由 Beta 和 Nightly 频道发布的版本，并支持其他用于交叉编译的编译版本。
如果您曾经安装过 rustup，可以执行 rustup update 来升级 Rust。
更多信息请查阅 rustup 文档。
配置 PATH 环境变量
在 Rust 开发环境中，所有工具都安装在 ~/.cargo/bin 目录中，您可以在这里找到包括 rustc、cargo 和 rustup 在内的 Rust 工具链。
Rust 开发者通常会将该目录加入 PATH环境变量中。在安装过程中，rustup 会尝试配置 PATH。 由于不同平台、命令行 Shell 之间存在差异，rustup 中也可能存在 Bug，因此在终端重启或用户重新登录之前，rustup 对 PATH 的修改可能不会生效，甚至完全无效。
如果安装后在终端尝试执行 rustc --version 失败，那么，以上内容就是最可能的原因。
卸载 Rust
在任何时候如果您想卸载 Rust，您可以运行 rustup self uninstall。但我们会想念您的！
Cargo：Rust 的构建工具和包管理器
您在安装 Rustup 时，也会安装 Rust 构建工具和包管理器的最新稳定版，即 Cargo。Cargo 可以做很多事情：
- cargo build 可以构建项目
- cargo run 可以运行项目
- cargo test 可以测试项目
- cargo doc 可以为项目构建文档
- cargo publish 可以将库发布到 crates.io。
要检查您是否安装了 Rust 和 Cargo，可以在终端中运行：
cargo --version
创建新项目
我们将在新的 Rust 开发环境中编写一个小应用。首先用 Cargo 创建一个新项目。在您的终端中执行：
cargo new hello-rust
这会生成一个名为 hello-rust 的新目录，其中包含以下文件：
hello-rust
|- Cargo.toml
|- src
|- main.rs
Cargo.toml 为 Rust 的清单文件。其中包含了项目的元数据和依赖库。
src/main.rs 为编写应用代码的地方。
cargo new 会生成一个新的"Hello, world!"项目！我们可以进入新创建的目录中，执行下面的命令来运行此程序：
cargo run
您应该会在终端中看到如下内容：
$ cargo run
Compiling hello-rust v0.1.0 (/Users/ag_dubs/rust/hello-rust)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.34s
Running target/debug/hello-rust
Hello, world!
添加依赖
现在我们来为应用添加依赖。您可以在 crates.io，即 Rust 包的仓库中找到所有类别的库。在 Rust 中，我们通常把包称作"crates"。
在本项目中，我们使用了名为 ferris-says 的库。
我们在 Cargo.toml 文件中添加以下信息（从 crate 页面上获取）：
[dependencies]
ferris-says = "0.3.1"
接着运行：
cargo build
...之后 Cargo 就会安装该依赖。
运行此命令会创建一个新文件 Cargo.lock，该文件记录了本地所用依赖库的精确版本。
要使用该依赖库，我们可以打开 main.rs，删除其中所有的内容（它不过是个示例而已），然后在其中添加下面这行代码：
use ferris_says::say;
这样我们就可以使用 ferris-says crate 中导出的 say 函数了。
一个 Rust 小应用
现在我们用新的依赖库编写一个小应用。在 main.rs 中添加以下代码：
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, width, &mut writer).unwrap();
}
保存完毕后，我们可以输入以下命令来运行此应用：
cargo run
如果一切正确，您会看到该应用将以下内容打印到了屏幕上：
< Hello fellow Rustaceans! >
\
\
^^~
) / o o \ (/
'_ - _'
/ '-----'