在第一节(20天学rust(一)和rust say hi)我们配置好了rust
的环境,并且运行了一个简单的demo——practice-01
,接下来我们将从示例入手,学习rust
的基础语法。
首先来看下项目结构:
项目结构
practice-01
├── Cargo.lock # Cargo 依赖版本锁定文件
├── Cargo.toml # Cargo 主要设置文件
└── src└── main.rs # Rust 程序入口
项目的重点文件有两个:Cargo.toml
文件和main.rs
。我们首先来看下practice-01
的Cargo.toml
rust的灵魂——Cargo.toml
[package]
name = "practice-01"
version = "0.1.0"
edition = "2021"# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html
[dependencies]
fast-str = "1.0.0"
其实这里是一个极简的文件,它用于管理项目的依赖项、编译选项和其他配置信息,我们来看下完整的:
[package]
name = "my_project"
version = "0.1.0"
edition = "2018"[dependencies]
crate_name = "version"[dev-dependencies]
dev_crate_name = "version"[build-dependencies]
build_crate_name = "version"[features]
feature_name = ["dependency_name/version"]
[package]
:用于指定包的元数据,包括名称、版本和edition
。名称是包的唯一标识符,版本遵循语义化版本规范,edition
指定Rust
编译器使用的版本。[dependencies]
:用于指定项目的依赖项。每个依赖项由crate
名称和版本号组成,可以通过在=
后面指定版本号或使用特定的版本约束来指定依赖项的版本。[dev-dependencies]
:用于指定只在开发环境中使用的依赖项,例如测试框架或代码检查工具。[build-dependencies]
:用于指定在构建过程中需要的依赖项,例如构建脚本或代码生成工具。[features]
:用于定义项目的特性(features
),特性是一组可选的依赖项,可以通过在=
后面列出依赖项的名称和版本号来指定。
Cargo.toml
文件还可以包含其他配置项,例如构建脚本、路径别名、工作空间设置等。这些配置项可以根据项目的需要进行自定义。
通过编辑和配置Cargo.toml
文件,可以管理Rust
项目的依赖项、版本控制和构建过程。Cargo
工具使用Cargo.toml
文件来构建、测试和发布Rust
项目,使得项目的管理变得简单和方便。
更多信息可以参考rust官网文档:cargo/Cargo.toml
接下来再看main.rs
的代码,我将逐行的解释下面代码
use std::io;fn main() {println!("Hello!");loop {let mut input = String::new();io::stdin().read_line(&mut input).expect("Failed to read input!");if input.contains("quit") {break;}i_say_what_u_say(input)}
}fn i_say_what_u_say(str: String) {print!("{}", str)
}
use std::io;
这里有两个知识点:use
、::
use
在Rust中, use
关键字用于引入一个模块或类型的路径到当前作用域,以便在代码中可以直接使用该模块或类型的名称,而无需每次都写完整的路径。
use
关键字有两种常见的用法:
- 引入模块:可以使用
use
关键字来引入一个模块,以便在当前作用域中直接使用模块中的项(函数、结构体、枚举等)。引入模块的语法是use 模块路径
。
例如,如果想在代码中使用std::io::Result
,可以使用use
关键字引入该模块:
use std::io::Result;
然后就可以在代码中直接使用Result
,而无需写完整的路径std::io::Result
。 - 引入类型:可以使用
use
关键字来引入一个具体的类型,以便在当前作用域中直接使用该类型的名称。引入类型的语法是use 类型路径
。
例如,如果想在代码中使用std::io::Error
,可以使用use
关键字引入该类型:
use std::io::Error;
然后就可以在代码中直接使用Error
,而无需写完整的路径std::io::Error
。
需要注意的是,use
关键字只是将指定的模块或类型的路径引入到当前作用域,并不会导入任何其他的项。如果想要导入模块中的所有项,可以使用use 模块路径::*
的语法。
如果你有Java
或者Go
的经验,理解起来就很容易,它类似于import
的用法。如果不用use
也行,只不过在每次用到的时候都需要写全路径名。
::
在Rust中,::
是一个作用域解析运算符,用于访问模块、结构体、枚举、常量、函数等定义在特定命名空间中的项。
下面是关::
的一些用法和含义:
- 访问模块中的项:
mod my_module {pub fn my_function() {// 函数实现}}// 使用"::"来访问模块中的函数my_module::my_function();
- 访问结构体和枚举中的项:
struct MyStruct {my_field: i32,}// 使用"::"来访问结构体的字段let my_value = MyStruct { my_field: 42 };println!("{}", my_value.my_field);enum MyEnum {Variant,}// 使用"::"来访问枚举的变体let my_variant = MyEnum::Variant;
- 访问常量和函数:
const MY_CONSTANT: i32 = 42;// 使用"::"来访问常量println!("{}", MY_CONSTANT);fn my_function() {// 函数实现}// 使用"::"来访问函数my_function();
需要注意的是,::
并不是一个特定于Rust
的运算符,它在其他编程语言中也有类似的用法。它的作用是帮助标识和访问特定命名空间中的项。
提到了::
,还有个运算符就不得不提:.
。
.
Rust中的 .
运算符用于访问结构体、枚举、模块和其他数据类型的字段、方法和关联常量。
.
运算符用法示例:
struct Person {name: String,age: u32,
}impl Person {fn new(name: &str, age: u32) -> Person {Person {name: name.to_string(),age,}}fn say_hello(&self) {println!("Hello, my name is {}", self.name);}
}fn main() {let person = Person::new("Alice", 25);println!("Name: {}", person.name);println!("Age: {}", person.age);person.say_hello();
}
rust的入口——main函数
fn main()
main是整个程序的入口,也是整个软件的灵魂。这个就不用多说了。
rust里的一等公民——i_say_what_u_say
fn i_say_what_u_say(str: String) {print!("{}", str)
}
这里我们定义了一个函数i_say_what_u_say。在Rust中,函数是一种用于封装可执行代码的基本构建块。以下是关于Rust函数的介绍:
函数定义
在Rust中,函数的定义使用 fn
关键字,后跟函数名称、参数列表和返回类型。函数体由一对花括号 {}
包围,用于包含实际的代码逻辑。
fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {let sum = a + b;sum
}
上述代码定义了一个名为 add
的函数,它接受两个 i32
类型的参数 a
和 b
,并返回一个 i32
类型的结果。函数体中计算了 a
和 b
的和,并将其作为函数的返回值。
函数调用
要调用一个函数,只需使用函数名称后跟参数列表,并使用圆括号 ()
包围参数。
let result = add(3, 5);
println!("Result: {}", result);
上述代码调用了之前定义的 add
函数,传递参数 3
和 5
。函数的返回值被存储在 result
变量中,并通过 println!
宏打印出来。
函数参数和返回值
Rust函数可以有多个参数,并且每个参数都需要指定类型。函数可以有一个返回值,其类型在函数定义中使用 ->
符号指定。如果函数没有返回值,可以使用 ()
表示空元组类型。
fn greet(name: &str) {println!("Hello, {}!", name);
}fn multiply(a: i32, b: i32) -> i32 {a * b
}// 通过元组,可以包含多个返回值
fn multi_result(a:i32, b:i32) -> (i32,i32){(a,b)
}
上述代码展示了两个函数的例子。 greet
函数接受一个名为 name
的字符串引用参数,并没有返回值。 multiply
函数接受两个 i32
类型的参数,并返回它们的乘积。
函数作为一等公民
在Rust中,函数是一等公民,这意味着函数可以像其他值一样被传递、赋值和返回。可以将函数作为参数传递给其他函数,也可以将函数作为返回值返回。
fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {a + b
}fn subtract(a: i32, b: i32) -> i32 {a - b
}fn operation(op: fn(i32, i32) -> i32, a: i32, b: i32) -> i32 {op(a, b)
}let result = operation(add, 3, 5);
println!("Result: {}", result);
上述代码展示了如何将函数作为参数传递给 operation
函数,并在 operation
函数内部调用传递的函数。
println!(“Hello!”);
接下来我们再看下函数体的内容。 第一行就是println!("Hello!")
, 就很疑惑,要说是函数吧,为什么有个!
呢?要说不是函数吧,长得又太tm像了。 其实这是rust的另一个功能,宏。
宏
Rust 中的宏(Macro)是一种元编程工具,用于在编译时生成代码。宏允许你在编写 Rust 代码时创建自定义的代码片段,以简化重复的代码,增加代码的可读性和可维护性。宏可以接受不同数量和类型的参数,并根据这些参数生成代码。
下面是一个使用 Rust 自定义宏的例子:
macro_rules! greet {($name:expr) => {println!("Hello, {}!", $name);};
}fn main() {greet!("Alice");greet!("Bob");
}
在上面的例子中,我们定义了一个名为 greet
的宏。这个宏接受一个表达式参数 $name
,并生成一个打印欢迎消息的代码块。
在 main
函数中,我们使用 greet!
宏两次,分别传入不同的参数 "Alice"
和 "Bob"
。在编译时,宏会根据我们提供的参数展开,并生成相应的代码。最终的输出将是:
Hello, Alice!
Hello, Bob!
再看println!(“Hello!”);
我们看下println!
的定义
#[macro_export]
#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
#[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "print_macro")]
#[allow_internal_unstable(print_internals)]
macro_rules! print {($($arg:tt)*) => {{$crate::io::_print($crate::format_args!($($arg)*));}};
}
上面的代码实际上等同于
println!("{}","Hello!");std::io::_print(std::format_args!("{}","Hello!"));
这样是不是就清楚多了
loop
Rust提供了几种不同的循环语句,用于重复执行代码块,loop是rust的循环实现的一种方式,
loop
循环
loop
循环是一个无限循环,它会无限次地执行一个代码块,直到遇到 break
关键字才会退出循环。
loop {// 无限循环的代码块// 可以使用 `break` 关键字来退出循环break;
}
在 loop
循环中,你可以使用 break
关键字来手动退出循环。这通常在满足某个条件时使用。
while
循环
while
循环会在满足给定条件的情况下重复执行一个代码块。
let mut i = 0;
while i < 5 {// 循环的代码块i += 1;
}
在 while
循环中,首先会判断条件是否为真,如果为真则执行循环体内的代码块,然后再次判断条件。如果条件为假,则退出循环。
for
循环
for
循环用于遍历一个集合或者一个范围内的元素,并执行相应的代码块。
let numbers = vec![1, 2, 3, 4, 5];
for number in numbers {// 循环的代码块println!("{}", number);
}
在 for
循环中,你需要提供一个可迭代的集合或者一个范围表达式。在每次循环迭代中,变量 number
会依次赋值为集合中的元素,并执行循环体内的代码块。
Rust还提供了其他一些循环相关的关键字和语法,如 continue
关键字用于跳过当前循环迭代, break
关键字用于退出循环,以及循环标签(loop label)用于在嵌套循环中指定退出的位置等。
let mut input = String::new();
这行Rust代码 let mut input = String::new();
的含义是创建一个可变的空字符串变量 input
。
具体解释如下:
let
:Rust中用于声明变量的关键字。mut
:表示变量是可变的(mutable),可以在后续的代码中修改其值。input
:变量名,可以根据需要进行命名。String::new()
:调用了String
类型的new()
函数,用于创建一个新的空字符串对象。
这行代码的作用是创建一个可变的字符串变量input
,并将其初始化为空字符串。这样,我们可以在后续的代码中使用input
变量来存储用户输入或其他字符串数据。
这里重点介绍一个点:mut
mut
mut 关键字用于声明可变变量(mutable variable)。使用 mut 关键字可以将一个变量标记为可变,允许在后续的代码中修改其值。 那么不适用mut会怎么样呢?
error[E0596]: cannot borrow `input` as mutable, as it is not declared as mutable--> src/main.rs:9:24|
9 | .read_line(&mut input)| ^^^^^^^^^^ cannot borrow as mutable|
help: consider changing this to be mutable|
7 | let mut input = String::new();| +++
给出了一个编译错误,并且给了修复方案,那就是在变量声明的时候加上mut
, 那么是为什么呢? 这里且卖一个关子,如果有等不及的可以看我另一篇博文(rust怎么搞的,这么简单的代码也报“borrow of moved value“?)。
变量类型
这里我们定义了String
类型的变量,那么rust中还有哪些常用类型呢?
- 整数类型(Integer Types):
整数类型用于表示整数值。在Rust中,整数类型有多种,包括有符号整数和无符号整数,分别用i
和u
前缀表示,后面跟上整数的位数。
let number: i32 = 42;
let unsigned_number: u64 = 100;
- 浮点数类型(Floating-Point Types):
浮点数类型用于表示带有小数部分的数值。在Rust中,浮点数类型有两种,分别是f32
和f64
,分别表示单精度浮点数和双精度浮点数。
let float_number: f32 = 3.14;
let double_number: f64 = 3.14159265359;
- 布尔类型(Boolean Type):
布尔类型用于表示真或假的值。在Rust中,布尔类型有两个可能的值,即true
和false
。
let is_true: bool = true;
let is_false: bool = false;
- 字符类型(Character Type):
字符类型用于表示单个Unicode字符。在Rust中,字符类型使用单引号'
表示。
let character: char = 'A';
- 数组类型(Array Type):
数组类型用于存储固定大小的元素序列。在Rust中,数组的大小是在编译时确定的,并且所有元素的类型必须相同。
let array: [i32; 3] = [1, 2, 3];
- 元组类型(Tuple Type):
元组类型用于存储多个不同类型的值。在Rust中,元组使用圆括号()
表示。
let tuple: (i32, f64, char) = (42, 3.14, 'A');
- 引用类型(Reference Type):
引用类型用于引用其他变量的值,而不是拥有自己的所有权。在Rust中,引用使用&
符号表示。
let value: i32 = 42;
let reference: &i32 = &value;
- 切片类型(Slice Type):
切片类型用于引用数组或向量的一部分数据。在Rust中,切片使用&[T]
表示。
let array: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5];
let slice: &[i32] = &array[..3];
- 字符串类型(String Type):
字符串类型用于存储文本数据。在Rust中,字符串类型由标准库提供,使用String
表示。
let string: String = String::from("Hello, Rust!");
- 向量类型(Vector Type):
向量类型用于存储可变大小的元素序列。在Rust中,向量由标准库提供,使用Vec<T>
表示。
let mut vector: Vec<i32> = Vec::new();
vector.push(1);
vector.push(2);
vector.push(3);
- 函数类型(Function Type):
函数类型用于定义函数。在Rust中,函数类型由函数的参数类型和返回类型组成。
fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {a + b
}
- 结构体类型(Struct Type):
结构体类型用于自定义复杂的数据结构。在Rust中,结构体使用struct
关键字定义。
struct Person {name: String,age: u32,
}let person = Person {name: String::from("Alice"),age: 25,
};
- 枚举类型(Enum Type):
枚举类型用于定义具有不同变体的类型。在Rust中,枚举使用enum
关键字定义。
enum Color {Red,Green,Blue,
}let color: Color = Color::Red;
io::stdin()
io::stdin().read_line(&mut input).expect("Failed to read input!");
这段代码的作用是从标准输入读取一行输入,并将其存储到一个可变的字符串变量 input
中。下面是对代码的解释:
io::stdin()
:这是一个函数调用,返回一个标准输入的句柄(handle),用于从标准输入读取数据。.read_line(&mut input)
:这是对标准输入句柄调用的方法,用于读取一行输入。&mut input
表示将输入存储到一个可变的字符串变量input
中。&mut
表示传递一个可变引用,以便在方法内部修改变量的值。.expect("Failed to read input!")
:这是一个错误处理方法。如果读取输入时发生错误,会触发一个panic,并打印出错误信息"Failed to read input!"。
if input.contains(“quit”)
if input.contains("quit") {break;}
这段代码的作用是检查字符串变量 input
中是否包含子字符串"quit"。如果包含,则执行 break
语句,跳出当前循环。这里重点学习下if的语法
条件判断
Rust中的条件判断语法使用 if
和 else
关键字来实现。下面是条件判断的语法示例和实际例子:
if condition {// 当条件为真时执行的代码块
} else if condition2 {// 当条件2为真时执行的代码块
} else {// 当以上条件都不满足时执行的代码块
}
示例代码:
fn main() {let number = 10;if number > 0 {println!("The number is positive");} else if number < 0 {println!("The number is negative");} else {println!("The number is zero");}
}
最后一句i_say_what_u_say(input)
再前面函数位置已经介绍过了,就不做过多介绍。至此我们学习了rust项目的基本目录结构、函数的定义、分支语法(循环、条件)和宏定义。掌握了这些基础,就能写出简单的rust程序啦。
这里留一个课后作业:写一个斐波那契函数(Leetcode)。