生物信息Rust-01

前言-为什么想学Rust？

一直想多学一门编译语言，主要有几个原因吧（1. 看到一位老师实验室要求需要掌握一门编译语言；2. 自己享想试着开发一些实用的生信工具，感觉自己现在相比于数据分析，探索生物学层面的意义相比更想做一些实用性的东西出来），之前在C、C++、Rust之间摇摆，一直没有行动起来学，确实也怪自己拖延。

直到前段时间，想去的那个实验室发了一篇很有创新性的文章，又勾起了我想前往深造的想法。（叠个甲，不是只想着为了发文章才去，而是觉得在那里会有更多的可能性。）再浏览实验室信息的时候，偶然发现一位博士师兄之前竟然是我在B-G-I实习时候的室友，尽管只当了三四天的室友，但对他的一些基本情况还是比较了解的。知道他去了那个学校，但没想到竟然去了那位老师门下。

有在网上搜索这位师兄的相关信息，确实很优秀，掌握很多技能，渐渐地心里将他变成了我研究生阶段的榜样。看到他的github或者是推文中都在推荐Rust，我那摇摆的天平最终偏向Rust这边，下决心要开始行动了。

再不做真的就wan（晚/完）了。

说干就干，赶紧学！！！

PS：现在脑中有个小工具的雏形，争取能在今年实现！！

Rust资源

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rustlings

https://github.com/rust-lang/rustlings/

在线运行网站

Rust Playground

Rust By Example

Introduction - Rust By Example

Rust特点

简单了解一下Rust特点，之前一直听说一大特点是内存安全，之前在大一时候学过C++，但是到后面学指针的时候就开小差了，其实也不能很好理解这部分内容。这里引用一下菜鸟教程里的内容吧：

内存安全：Rust 的所有权系统在编译时防止空悬指针、数据竞争等内存错误，无需垃圾收集器。
并发编程：Rust 提供了现代的语言特性来支持并发编程，如线程和消息传递，使得编写并发程序更加安全和容易。
性能：Rust 编译为机器码，没有运行时或垃圾收集器，能够提供接近 C 和 C++ 的性能。
类型系统：Rust 的类型系统和模式匹配提供了强大的抽象能力，有助于编写更安全、更可预测的代码。
错误处理：Rust 的错误处理模型鼓励显式处理所有可能的错误情况。
宏系统：Rust 提供了一个强大的宏系统，允许开发者在编译时编写和重用代码。
包管理：Rust 的包管理器 Cargo 简化了依赖管理和构建过程。
跨平台：Rust 支持多种操作系统和平台，包括 Windows、macOS、Linux、BSDs 等。
社区支持：Rust 有一个活跃的社区，提供了大量的库和工具。
工具链：Rust 拥有丰富的工具链，包括编译器、包管理器、文档生成器等。
无段错误：Rust 的所有权和生命周期规则保证了引用的有效性，从而避免了段错误。
迭代器和闭包：Rust 提供了强大的迭代器和闭包支持，简化了集合的处理。

对于生信可以借助Rust进行工具开发，这也是我一直想学着做的一件事

Cargo

我们在平常管理生信环境是经常会用到conda/pip，那么在Rust里面可以使用Cargo来对包进行管理。

创建项目

在这里使用cargo创建一个world_hello项目

复制代码

(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn> cargo new world_hello
    Creating binary (application) `world_hello` package
note: see more `Cargo.toml` keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html
(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn> cd .\world_hello\
(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello> ls

    Directory: D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello

Mode                 LastWriteTime         Length Name
----                 -------------         ------ ----
d----           2025/4/12    21:33                src
-a---           2025/4/12    21:33             82 Cargo.toml

(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello>

这里如果使用命令cargo new --vcs git xxx来创建项目的话还会给出相应的git文件。

吐槽：windows终端上操作真难受！！

运行项目

有两种方式运行：

cargo run
手动编译和运行项目

`cargo run`

在刚刚创建的项目路径下运行cargo run便可看到：

复制代码

(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello> cargo run        
   Compiling world_hello v0.1.0 (D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello)
    Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 5.83s
     Running `target\debug\world_hello.exe`
Hello, world!

上述代码，cargo run 首先对项目进行编译，然后再运行，因此它实际上等同于运行了两个指令

手动编译运行

复制代码

(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello> cargo build
    Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.03s
(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello> ls

    Directory: D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello

Mode                 LastWriteTime         Length Name  
----                 -------------         ------ ----  
d----           2025/4/12    21:39                src       
d----           2025/4/12    21:50                target    
-a---           2025/4/12    21:39              8 .gitignore
-a---           2025/4/12    21:50            155 Cargo.lock
-a---           2025/4/12    21:39             82 Cargo.toml

(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello> .\target\debug\world_hello.exe
Hello, world!
(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello>

行云流水，但谈不上一气呵成。细心的读者可能已经发现，在调用的时候，路径 ./target/debug/world_hello 中有一个明晃晃的debug 字段 ，没错我们运行的是 debug 模式，在这种模式下，代码的编译速度会非常快，可是福兮祸所伏，运行速度就慢了. 原因是，在 debug 模式下，Rust 编译器不会做任何的优化，只为了尽快的编译完成，让你的开发流程更加顺畅。

比如你想要高性能的代码怎么办？简单，添加 --release 来编译：

cargo run --release

cargo build --release

试着运行一下我们高性能的 release 程序：

复制代码

(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello> cd .\target\         
(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello\target> ls

    Directory: D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello\target

Mode                 LastWriteTime         Length Name
----                 -------------         ------ ----
d----           2025/4/12    21:51                debug
d----           2025/4/12    22:00                release
-a---           2025/4/12    21:51           1120 .rustc_info.json
-a---           2025/4/12    21:50            177 CACHEDIR.TAG

(base) PS D:\000zyf\Learning\rust_learn\world_hello\target> .\release\world_hello.exe
Hello, world!

cargo check

当项目大了后，cargo run 和 cargo build 不可避免的会变慢，那么有没有更快的方式来验证代码的正确性呢？大杀器来了，接着！

cargo check 是我们在代码开发过程中最常用的命令，它的作用很简单：快速的检查一下代码能否编译通过。因此该命令速度会非常快，能节省大量的编译时间。

Cargo.toml和Cargo.lock

Cargo.toml 和 Cargo.lock 是 cargo 的核心文件，它的所有活动均基于此二者。

Cargo.toml 是 cargo 特有的项目数据描述文件。它存储了项目的所有元配置信息，如果 Rust 开发者希望 Rust 项目能够按照期望的方式进行构建、测试和运行，那么，必须按照合理的方式构建 Cargo.toml。

Cargo.lock 文件是 cargo 工具根据同一项目的 toml 文件生成的项目依赖详细清单，因此我们一般不用修改它。

什么情况下该把 Cargo.lock 上传到 git 仓库里？很简单，当你的项目是一个可运行的程序时，就上传 Cargo.lock，如果是一个依赖库项目，那么请把它添加到 .gitignore 中。

现在用 VSCode 打开上面创建的"世界，你好"项目，然后进入根目录的 Cargo.toml 文件，可以看到该文件包含不少信息：

复制代码

[package]
name = "world_hello"
version = "0.1.0"
edition = "2024"

[dependencies]

name 字段定义了项目名称，version 字段定义当前版本，新项目默认是 0.1.0，edition 字段定义了我们使用的 Rust 大版本。

定义项目依赖

使用 cargo 工具的最大优势就在于，能够对该项目的各种依赖项进行方便、统一和灵活的管理。

在 Cargo.toml 中，主要通过各种依赖段落来描述该项目的各种依赖项：

基于 Rust 官方仓库 crates.io，通过版本说明来描述
基于项目源代码的 git 仓库地址，通过 URL 来描述
基于本地项目的绝对路径或者相对路径，通过类 Unix 模式的路径来描述