Rust入门篇 (1)

2021-10-14 02:20:15

Rust入门篇

声明：本文是在参考 The Rust Programming Language 和 Rust官方教程中文版写的。个人学习用

再PS. 目录这东东果然是必须的... 找个时间生成个

Hello World

使用 cargo new projectName --bin 创建一个工程
cargo build 和 cargo run命令
cargo配置文件: 工程下的 Cargo.toml 文件

所有权

变量绑定

变量绑定有它们所绑定的的值的所有权。这意味着当一个绑定离开作用域，它们绑定的资源就会被释放。

    let a = vec![21];  // let声明一个变量绑定，非变量

    a.push(90);        // error: cannot borrow immutable local variable `a` as mutable 对象默认是immutable

    let a = 'x';       // a 重新绑定一个对象

    a = 'a';           // error: re-assignment of immutable variable `a`

拓展：Rust是一门静态隐式类型的语言。
类型在编译时推导，类似也c++11的auto特性

移动语义

Rust确保了对于任何给定的资源都只有一个绑定与之对应。

    let a = vec![1, 2];

    let b = a;      // 将a绑定的对象所有权交给b.

    println!("{}", a[0]);   // error: use of moved value: `a`

拷贝语义

同其他C-style语言一样， Rust的基本类型具有copy语义

    let a = 32;

    let b = a;

    println!("{}", a);   // 不报错

借用(Borrowing)

引子：

fn main() {

    fn fn1(arg: Vec<i32>) -> u32 { // 函数的定义格式...

        21                         // 表达式可以返回一个值

    }

    let a = vec![21, 32];

    fn1(a);   // 将a绑定的对象所有权传入函数中...

    println!("{}", a[0]);  // use of moved value: `a`

}

如何解决这个问题？

1. 使用 borrowing

fn main() {

    fn fn1(arg: &Vec<i32>) -> u32 { // 需传入一个引用

        21

    }

    let a = vec![21, 32];

    fn1(&a);            //  传入&T类型，一个引用类型

    println!("{}", a[0]);

}

上述的借用都是immutable借用类型，还有&mut类型。

Rust的借用有一些必须遵守的规则:

在同一作用域中

一个或者多个对资源的引用 &T
只有一个mutable引用 &mut

原因: 在编译时避免数据竞争...

例子：

    let mut x = 5;

    let y = &mut x;

    *y += 1;

    println!("{}", x); //  cannot borrow `x` as immutable because it is also borrowed as mutable

不过，解决这个问题的方法是... 缩小y的作用范围：

    let mut x = 5;

    {

        let y = &mut x;

        *y += 1;

    }

    println!("{}", x);

2. 对象克隆

fn main() {

    fn fn1(arg: Vec<i32>) -> u32 {

        21

    }

    let a = vec![21, 32];

    fn1(a.clone());   // 将a的副本传入即可

    println!("{}", a[0]);  // use of moved value: `a`

}

生命周期

在Rust中，引用必须与它引用的资源存活得一样长！

　　如下两例子:

let r : &i32;

   {

        let a = 32;

        r = &32;  // error: borrowed value does not live long enough

   }

println!("{}", r);

let r : &i32;

let x = 78;

r = &x;  // error: `x` does not live long enough

注意在Rust中 生命周期 这概念是与引用/借用紧密关联的
它定义了引用有效的作用域。

前面见过的有一个引用类型作为参数的函数，之所以没有看到声明周期这东东。是因为声明周期省略造成的错觉。

我们可以以 implicit 或者 explicit 的方式来定义一个函数：

// implicit

fn foo(x: &i32) -> &i32{

}

// explicit

fn bar<'a>(x: &'a i32) -> &'a i32{

}

此外，结构体(struct)也拥有生命周期。

接下来解决struct后再继续...

类型

结构体

一个简单的struct：

struct Point {

    x: i32,    // Note: 逗号作为分隔符

    y: i32,

}

fn main() {

    let origin = Point { x: 0, y: 0 };

    println!("The origin is at ({}, {})", origin.x, origin.y);

}

应当注意的地方：

struct不支持字段可变性。因此不能在字段上添加 mut修饰
可变性是绑定的一个属性，让变量在一段时间内可变

为啥这样设计，举个例子：

struct Point {

    x: i32,

    y: i32,

}

fn main() {

    let mut point = Point { x: 0, y: 0 };

    point.x = 5;

    let point = point; // this new binding can’t change now

    point.y = 6; // this causes an error

}

生命周期 · 续

当结构体中具有引用类型的属性时，结构体就需要使用显示的生命周期。

错误示例：

struct Foo {

    x: &i32,  // error: missing lifetime specifier

}

正确的写法：

struct Foo<'a> {

    x: &'a i32,

}

fn main() {

    let y = &5; // 等价于 `let _y = 5; let y = &_y;`

    let f = Foo { x: y };

    println!("{}", f.x);

}

为什么Foo需要一个生命周期？因为我们需要确保Foo中的任何引用不能比它包含的 i32 的引用活的更久。

`impl`块

使用impl在Foo中定义一个方法：

fn main() {

    let y = &5;

    let f = Foo { x: y };

    println!("{}", f.x());

}

struct Foo<'a> {

    x: &'a i32,

}

impl<'a> Foo<'a> {   // 标点符号吓死人系列...

    fn x(&self) -> &'a i32 { self.x }

}

'a 就是用来赋予作用域一个名字。

下面介绍一个特殊的命名作用域：

'static

在Rust中最常见的： let x: &'static str = "Hello, world.";

    static  FOO: i32 = 10;   // 定义一个常量

    let x: &'static i32 = &FOO;

    println!("{}", *x);

方法语法

struct Circle {

    x: f64,

    y: f64,

    radius: f64,

}

impl Circle {

    fn area(&self) -> f64 {

        std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)

    }

}

fn main() {

    let c = Circle { x: 0.0, y: 0.0, radius: 2.0 };

    println!("{}", c.area());

}

方法的第一个参数比较特殊。它有3种变体： `self`， `&self` 和 `&mut self`。 通常使用后两种！ 当方法只是读取struct中的数据时使用`&self`。 若要修改数据则使用`&mut self`。

关联函数

不带self参数的方法就是关联函数。这是一个Rust代码中非常常见的模式。

impl Circle {

fn new(x: f64, y: f64, radius: f64) -> Circle {

    Circle {

        x: x,

        y: y,

        radius: radius,

    }

}

关联函数的调用： `let c = Circle::new(0.0, 0.0, 2.0);

创建者模式 Builder Pattern
- 见 Builder Pattern

枚举

跟C不同，Rust的枚举可携带数据.... 看个例子

enum Message {

    Quit,

    ChangeColor(i32, i32, i32),

    Move {x: i32, y: i32},

    Write(String),

}

// 使用 match 来实现类型的转换

fn process_message(msg: Message) -> i32{

    match msg {    // match所有分支返回类型必须一致

        Message::Quit => 32,   // 逗号隔开

        Message::ChangeColor(r,g,b) => r+g+b,

        Message::Move{x: x1, y: y1} => x1 + y1,

        Message::Write(s) => s.trim().parse().ok().expect("parse error!"),

    }

}

fn main() {

    let a = Message::Quit;

    let b = Message::ChangeColor(1, 2, 3);

    let c = Message::Move{x: 32, y: -32};

    let d = Message::Write("88".to_string());

    println!("{}", process_message(a));

    println!("{}", process_message(b));

    println!("{}", process_message(c));

    println!("{}", process_message(d));

}

匹配和模式

let x = 5;

match x {

    1 => println!("one"),

    2 => println!("two"),

    3 => println!("three"),

    4 => println!("four"),

    5 => println!("five"),

    _ => println!("something else"),

}

Rust编译器检查穷尽性，要求对每一个枚举的变量都有一个匹配分支。如果你忽略了一个，除非你用_否则它会给你一个编译时错误。

模式

在匹配语句中使用到：

let my_number = 8;

match my_number {

    0     => println!("zero"),

    1 | 2 => println!("one or two"),  // Multiple patterns

    3 ... 10 => println!("three to ten"),  // Ranges

    _     => println!("something else")

}

解构：对于复合数据类型，可以在模式中进行解析

struct Point {

    x: i32,

    y: i32,

}

let origin = Point { x: -9, y: 0=77 };

match origin {

    Point { x, y } => println!("({},{})", x, y),

}

// 解析部分值 使用 .. 来忽略部分或所有值

match origin {

    Point { x, .. } => println!("x is {}", x),

}

忽略绑定

fn fn1() -> (i32, i32) {

    (33, 43)

}

let (i, _ ) = fn1();  // 只绑定fn1第一个值， 忽略第二个值的绑定

println!("{}", i);

模式在Rust中非常强大，以上只介绍了它的几种用法。

Vector

类型 Vec<T>， vector总是在堆上分配数据！ 可以使用vec!宏来创建。

let v = vec![1, 2, 3, 4, 5]; // v: Vec<i32>

let v = vec![0; 10]; // ten zeroes

越界访问

    let v = vec![32, 43];

    println!("{:?}", v[3]);   // 运行时 thread '<main>' panicked at 'index out of bounds

迭代

let mut v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

for i in &v {

    println!("A reference to {}", i);

}

方法

let v = vec![43, 54, 65]; // v: Vec<i32>

// 数组长度

println!("{:?}", v.len());

字符串

Rust有两种主要的字符串类型：&str和String。

同 C-style 系， let greeting = "Hello there."; // greeting: &'static str &str编译后存储在程序中，在运行期间一直存在。

String则不同，是一个在堆上分配的字符串。这个字符串可以增长，并且也保证是UTF-8编码的。

let mut s = "Hello".to_string(); // mut s: String

println!("{}", s);

s.push_str(", world.");

println!("{}", s);

String可以通过一个&强制转换为&str：

    let tmp = "鬼".to_string();

    let s = "什么".to_string() + &tmp; // String + str => String

    println!("{:?}", s);

题外话：被恶心到了... str + str 和 String + String 是不被允许的

不懂为啥这样设计

Note : 由于let s = "hello";中"hello"是一个UTF-8编码的字符串，故不能直接用索引来访问字符串的元素。编码扫盲篇

关于Rust的字符串(如"hello")，就好像你在ipython中输入：

注意这里使用的是 python2.7

    > a = '严'

    > a

    > '\xe4\xb8\xa5'

    > len(a)

    > 3

在python中你可以使用a[2]来访问a指向的str。但这在Rust中是不允许的

---恢复内容结束---

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