Rust学习笔记（一）｜Rust初体验 猜数游戏

本篇文章包含的内容

• [1 从`main`函数开始](#1 从main函数开始)
• [2 `Cargo.toml`](#2 Cargo.toml)
• [3 变量和标准输入输出](#3 变量和标准输入输出)
• [4 在Rust中使用包crate](#4 在Rust中使用包crate)
• [5 类型转换与match语句](#5 类型转换与match语句)

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1 从main函数开始

Rust的程序和C/C++类似，也从main函数开始。定义一个main函数，并使用宏（macro）打印hello world:

fn main() {
	println!("hello world");
}

Rust的编译器是rustc，假设上面的文件名为main.rs，则可以使用下面的命令编译生成可执行文件：

rustc main.rs

实际开发中，rustc只适用于简单的Rust程序，一般不直接使用rustc，而是使用Rust自带的工程管理工具Cargo来编译和管理工程。Cargo是Rust的系统构建工具和包管理工具 。可以使用下面的命令创建一个工程，这将生成一个名为hello_cargo的文件夹。博主一般使用RustRover开发Rust程序，所以这部分工作不需要开发者关心，了解即可。

cargo new hello_cargo

生成的项目结构如下所示：

• hello_cargo
  • src
    • main.rs
  • Cargo.toml
  • .gitignore

2 Cargo.toml

Cargo.toml文件是Rust项目的配置文件，默认包含包信息[package]和依赖库信息[dependencies]两部分。在Rust中，依赖库（代码包）被称为crate。

在项目根目录下执行下面的命令来编译Cargo工程或者运行可执行文件，并生成用于追踪工程依赖库版本的Cargo.lock文件。

cargo build		# 编译到target目录下
cargo build --release	

cargo run		# 编译并运行

cargo check		# 检查语法，但不执行编译，速度快得多

3 变量和标准输入输出

Rust中使用let关键字声明变量，声明的变量默认是不可变的，如果要声明一个可变的变量，需要额外添加mut关键字。

let mut foo = 1;
let bar = 2;

foo = 3;	// 合法

let mut guess: String = String::new();

在上面的程序片段最后，声明了一个名为guess的可变变量，并使用String类的一个关联函数 （针对类本身的函数，而不针对具体实例）new创建了一个空白字符串实例。

下面的例子使用标准库std::io处理终端输入。stdin()方法返回一个Stdin实例，它有一个方法称为read_line()，这个方法需要一个可变的参数（参数会随着用户的更改而更改），同时使用&符号表示这里使用了引用作为函数的参数，在Rust中引用默认也是不可变的，所以这里需要mut关键字。如果读取失败，则会返回一个io::Result类型，它是一个枚举类型，有两个变体：Ok、Err。我们需要对Result的每一种情况都进行处理，这里使用expect方法进行处理，如果输入失败，它会中断程序，并打印其中的信息。

use std::io;	// 显式指定prelude

fn main() {
    println!("Guessing Game Start!");

    let mut guess:String = String::new();
    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("input error!");

    println!("Your Guessing number is {}", guess);
}

4 在Rust中使用包crate

Rust中的包有两种，一种是可生成可执行文件的二进制库，还有一种是无法生成二进制文件的库包，crate属于后者。在Cargo.toml文件中声明需要的包及其语义版本，Cargo就会开始自动下载和构建包。

use std::io;
use rand::Rng;      // trait

fn main() {
    println!("Guessing Game Start!");

    let secret_number = rand::rng().random_range(1..101);
    println!("secret number is {}", secret_number);

    let mut guess:String= String::new();
    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("input error!");

    println!("Your Guessing number is {}", guess);
}

5 类型转换与match语句

use std::io;
use rand::Rng;      // trait
use std::cmp::Ordering;

fn main() {
    println!("Guessing Game Start!");

    let secret_number = rand::rng().random_range(1..101);	// 自动类型推断secret_number为u32
    println!("secret number is {}", secret_number);

    let mut guess: String = String::new();
    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("input error!");

    let guess : u32 = guess.trim().parse().expect("Please input a number!");	// shadow，变量名遮蔽

    match guess.cmp(&secret_number) {
        Ordering::Greater => println!("Too big!"),		// arm，分支
        Ordering::Less => println!("Too small!"),
        Ordering::Equal => println!("You win!")
    }

    println!("Your Guessing number is {}", guess);
}

在上面的程序中，我们尝试从控制台获取了一个输入。现在需要将其转化为整数类型并与随机数相比较。在Rust中，支持变量遮蔽，即声明的新的同名变量会完全替代掉后面的变量，之后的程序段都采用新的变量定义，这样的做法省去了重新为变量命名的苦恼 。在这里，我们声明了一个新的变量guess : u32，后续的程序段中guess都将指整数类型，而不是之前定义的可变字符串类型。

在为guess : u32变量赋初值时，仍然需要用到之前的guess : String变量。这里使用两个方法，trim()去除字符串左右两边的空白符号，包括空格和换行符；parse()将字符串类型转换为整数类型，具体转换成哪种整数类型，Rust可以根据上下文进行自动类型推断。之后，对返回的Reuslt实例进行处理，包括对非法输入情况。

可以看到，Rust和C/C++相比显现出的一个很大的不同是Rust使用千方百计来使得程序获得更高的鲁棒性，防御性变成的思想被融入到整个编程语言中。

match语句是Rust中的常用语句，其将match后的表达式的返回值与其分支（arm）进行匹配，匹配成功则执行后续的代码。上面的程序中，首先导入了标准库中的Ordering枚举，该枚举有三个变体：Less、Greater和Equal。匹配成功则执行后续的代码。注意这里的match语句后没有添加分号，各个分支之间使用逗号隔开。

下面使用loop语句使得这个程序更加完整，并处理一些意外情况。

use rand::Rng; // trait
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Guessing Game Start!");

    let secret_number = rand::rng().random_range(1..101);
    // println!("secret number is {}", secret_number);
    loop {
        println!("Please input a number!");
        let mut guess: String = String::new();
        io::stdin().read_line(&mut guess).expect("input error!");

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,		// 如果是Ok则返回Ok携带的num
            Err(_) => continue,
        };

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("You win!");
                break;
            }
        }

        // println!("Your Guessing number is {}", guess);
    }
}

在类型转换时，使用expect处理意外情况会使得程序直接崩溃，但是如果我们不希望程序崩溃，而是希望程序继续进行，则可以使用match语句使得执行开发者定义的操作。

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