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Rust 入门

时间：2023-07-02 21:25:31浏览次数：41  
标签：mut 入门 let Rust println main fn String

0x01 准备

（1）安装 Rust

  • 安装 Rust：
    • Windows 系统在官网下载 Rust
    • 版本检测：rustc --version
  • 查看文档：rustup doc
  • 更新 Rust：rustup update
  • 卸载 Rust：rustup self uninstall

在 Clion 中使用 Rust 开发，环境配置指南链接

（2）Hello, World!

  1. 编写

    // filename: main.rs
fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

  2. 编译：rustc main.rs

  3. 运行：./main.exe

  • 分析上述程序：
    • fn main(){}是主函数，是每个 Rust 可执行程序最先运行的代码
    • Rust 的缩进是 4 个空格
    • println!是一个 Rust macro[^宏]，如果是函数时就没有!
    • 代码行以;结尾

（3）Cargo

  • Cargo 是 Rust 的构建系统和包管理工具

    • 创建项目：cargo new [projectname]

    • 项目结构：

      graph TB A(Project)-->src -->main.rs A-->Cargo.toml A-->.gitignore
      • Cargo.toml
        • TOML（Tom's Obvious Minimal Language）格式是 Cargo 的配置格式
        • [package]是一个区域标题，表示下方内容是用来配置包的
          • name：项目名
          • version：项目版本
          • authors：项目作者
          • edition：使用 Rust 的版本
        • [dependencies]表示另一个区域的开始，会列出项目的依赖项
        • 代码的包称作 crate
      • src
        • 保存全部源代码
        • 将所有代码移到 src 目录下，创建 Cargo.toml 文件并填写配置信息，从而将项目转换为 Cargo 项目

    • 构建项目：cargo build

      • 生成可执行文件：target\debug[projectname].exe
      • 生成 cargo.lock
        • 用于追踪项目依赖的精确版本

    • 运行项目：cargo run

    • 编译检查：cargo check

    • 发布版本：cargo build --release

0x02 猜数游戏

  • Cargo.toml

    [package]
name = "Project"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[dependencies]
rand = "0.8.5"

  • src/main.rs

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

fn main() {
    println!("猜数游戏");
    // 生成随机数
    let random_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101);
    loop {
        println!("猜测一个数：");
        let mut guess = String::new();
        // 输入字符串
        io::stdin().read_line(&mut guess).expect("无法读取");
        // 字符串转数字及异常处理
        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => { println!("输入错误"); continue; },
        };
        println!("猜测了 {}", guess);

        // 比较
        match guess.cmp(&random_number) {
            Ordering::Less => println!("small"),
            Ordering::Greater => println!("BIG"),
            Ordering::Equal => { println!("Win"); break; },
        }
    }
}

0x03 基本概念

（1）变量与可变性

  • 声明变量使用let关键字

    • 默认情况下，变量不可变
    • 声明变量时，在变量前面加上mut使得变量可变

  • 常量（constant）在绑定值后不可变

    • 不可以使用mut修饰

    • 声明常量使用const，其类型编写被标注

    • 常量可以在任何作用域内进行声明，包括全局作用域

    • 常量只可以绑定到常量表达式

    • 在程序运行期间，常量在其声明的作用域内永久有效

    • 常量命名规范：全大写，单词间下划线分隔

      const MAX_SIZE:u32 = 100_000;

  • 隐藏（shadowing）

    • 可以使用相同的名字声明新的变量，新的变量就会隐藏之前声明的同名变量

      • 报错写法

        let x = 1;
x = x + 1;

      • 使用隐藏

        let x = 1;
let x = x + 1;

    • 与mut的区别

      • 如果不使用let关键字那么重新给非mut的变量赋值会导致编译时错误

      • 使用let声明的同名新变量依然不可变

      • 使用let声明的同名新变量可能类型不同

        fn main() {
    let str = "abcde";
    println!("{}", str);	// output: abcde
    let str = str.len();
    println!("{}", str);	// output: 5
}

（2）数据类型

  • 分为标量、复合类型

  • Rust 是静态编译语言，在编译时必须知道所有变量的类型

    • 基于使用的值，编译器通常能推断出它的具体类型。但当可能的类型比较多时，就必须添加类型标注

      • 报错写法

        fn main() {
    let guess = "12345".parse().expect("Error");
    println!("{}", guess);
}

      • 正确写法

        fn main() {
    let guess:u32 = "12345".parse().expect("Error");
    println!("{}", guess);
}

a. 标量类型

  • 一个标量类型代表一个单个的值

  • Rust 有四个主要的标量类型

    • 整数类型

      • 没有小数部分

      • u32代表占据 32 位空间的无符号整数

      • i32代表占据 32 位空间的有符号整数

      • isize与usize

        • 以上类型的位数由程序运行的计算机架构所决定
        • 一般在对某种集合进行索引操作时使用

      • 整数字面值

        • 除了byte类型外，所有数值字面值都允许使用类型后缀，如1234u8，默认后缀为i32
        Number Literals Example
        Decimal 123_456
        Hex 0xdef
        Octal 0o777
        Binary 0b1100_1000
        Byte (u8 only) b'A'

      • 整数溢出

        • Debug 时，会 panic
        • Release 时，不会 panic，会将数值递归减去范围最大值，直至结果在范围内

    • 浮点类型

      • f32，32 位，单精度
      • f64，64 位，双精度
      • 使用了 IEEE-754 标准描述
      • f64为默认类型

    • 布尔类型

      • 符号为bool
      • 取值分别为true和false
      • 大小为 1 byte

    • 字符类型

      • 符号为char
      • 大小为 4 byte、
      • 字面值使用单引号
      • 编码方式为 Unicode

b. 复合类型

  • 复合类型可以将多个值放在一个类型里

  • Rust 有两种基础的复合类型

    • 元组（Tuple）

      • 可以将多个类型的多个值放在一个类型里

      • 一旦声明就无法改变元组的长度

      • 创建 Tuple

        fn main() {
    let tup:(i32, f64, u8) = (32, 6.4, 1);
}

      • 获取 Tuple 的元素值

        fn main() {
    let tup:(i32, f64, u8) = (32, 6.4, 1);
    let (x, y, z) = tup;
    println!("{}, {}, {}", x, y, z);
}

      • 访问 Tuple 的元素

        fn main() {
    let tup:(i32, f64, u8) = (32, 6.4, 1);
    println!("{}, {}, {}", tup.0, tup.1, tup.2);
}

    • 数组

      • 其中每个元素类型相同

      • 长度固定

        • 数组类型：[类型; 长度]，如[i32; 5]

      • 声明数组

        • 方法一

          fn main () {
    let a = [1, 2, 3, 4, 5];
}

        • 方法二：[初始值; 数组长度]

          fn main () {
    let a = [3; 5];
}

      • 对比

        • 优点
          • 将数据存放在 stack 而非 heap上
          • 保证固定数量的元素
        • 缺点
          • 不如 Vector 灵活

      • 访问元素

        • 数组是 Stack 上分配的单个块的内存

        • 可以使用索引来访问数组元素

          fn main () {
    let a = [3; 5];
    println!("{}", a[3]);	// output: 3
}

        • 索引超出范围时，编译通过，而运行时 panic

（3）函数与注释

a. 函数

  • 使用fn关键字声明函数

  • 命名采用 snake case 方式（全部小写、下划线分隔）

  • 参数

    • parameters/arguments：形参/实参

    • 在函数签名里必须声明每个参数的类型

      fn main () {
    function(3, 4);
}

fn function(x: i32, y: i32) {
    println!("x={}", x);
    println!("y={}", y);
}

  • 函数体中的语句与表达式

    • 函数体由一系列语句组成，可选的由一个表达式结束
    • Rust 是基于表达式的语言
    • 语句是执行一些动作的指令
    • 表达式会计算产生一个值
    • 函数的定义也是语句
    • 语句不返回值，因此不可使用let将一个语句赋给一个变量
    fn main () {
    let y = {
        let x = 3;
        x + 1
    };
    println!("{}", y);
}

  • 函数的返回值

    • 在->符号后声明函数的返回值类型，但不可以为返回值命名
    • Rust 中返回值就是函数体中最后一个表达式的值
    • 若想提取返回，则需使用return关键字，并指定一个返回值
    fn main () {
    let x = 3;
    let y = function(x);
    println!("{}", y);
}

fn function (x: i32) -> i32 {
    return 10;
}

b. 注释

  • 单行注释：// [content]
  • 多行注释：/* content */

（4）控制流

a. 逻辑判断

  • if表达式

    • 根据bool类型的条件来执行不同的代码分支
    • 与条件相关联的代码块称作分支(arm)
    • 可选添加else
    fn main () {
    let x = 3;
    if x > 10 {
        println!("yes");
    } else { 
        println!("no");
    }
    println!("{}", x);
}

  • 使用else if处理多重条件

    • 当使用了多个else if时，最好使用match重构代码

  • 在let语句中使用if

    fn main () {
    let mut x = 3;
    let y = if x > 3 {x = 4} else {x = 5};
    println!("{}", x);		// output: 5
}

b. 循环

  1. loop循环

    • 默认无条件循环执行其中代码块
    • 可以使用break终止循环
    fn main () {
    let mut counter = 0;
    let result = loop {
        counter += 1;
        if counter == 10 {
            break counter;
        }
    };
    println!("Result: {}", result);	// output: Result: 10
}

  2. while循环

    • 对某个条件进行判断后决定是否执行循环
    fn main () {
    let mut number = 10;
    while number != 0 {
        println!("{}", number);
        number -= 1;
    }
    println!("{}", number);	// output: 0
}

  3. for循环

    • 主要用于安全、简洁遍历集合
    fn main () {
    let arr = [1, 2, 3, 4, 5];
    for element in arr.iter() {
        println!("{}", element);
    }
}

    • Range

      • 该关键字由标准库提供
      • 在 Range 中指定开始数字b和结束数字e，可生成[b, e)之间的数字
      • 使用.rev()方法可以翻转 Range
      fn main () {
    for element in (1..4).rev() {
        println!("{}", element);
    }
}

0x04 所有权

（1）概述

  • Rust 的核心特性就是所有权
  • 所有程序运行期间都必须管理其使用计算机内存的方式
  • 所有权解决的问题
    • 跟踪代码使用堆中数据情况
    • 最小化堆中数据重复量
    • 清理堆中数据以避免空间不足

a. 栈内存与堆内存

  • 存储数据
    • 栈内存按值接收的顺序来存储，按相反的顺序来读出（后进先出，LastInFirstOut）
    • 栈内存中的数据存取操作名称：压入栈（存储数据）、弹出栈（读出数据）
    • 所有在栈中存储的数据必须拥有已知的固定大小，否则存入堆中
      • 操作系统会在堆中找到一块足够大的空间并返回一个指针，这个过程称为分配
  • 访问数据
    • 在堆中访问数据需要通过指针，比栈慢
  • 函数调用
    • 当调用函数时，函数本地的变量被压到栈上，当函数结束后，这些值就会从栈上弹出

b. 所有权规则

  • 每个值都有一个变量，这个变量是该值的所有者
  • 每个值有且仅有一个所有者
  • 当所有者超过作用域(Scope)时将会被删除
    • 变量作用域就是程序中一个项目的有效范围

为演示所有权相关规则，需要提取使用 String 类型数据

  • 举例演示

    • 创建 String 类型的值：let s = String::from("Hello");

      • ::表示from是 String 类型下的函数

    • 字符串插入

      fn main () {
    let mut s = String::from("Hello");
    s.push_str(", world!");
    println!("{}", s);
}

c. 所有权与函数

  • 在语义上，将值传递给函数和把值赋给变量是类似的

    • 将值传递给函数将发生移动或复制

  • 返回值与作用域

    • 函数在返回值的过程中也发生所有权的转移
    • 一个变量的所有权当把一个值赋给其他变量是就会发生移动，当一个包含堆数据的变量离开作用域时，除非数据的所有权被移动到另一个变量上，否则其值就会被 drop 函数清理

  • 如何让函数使用值但不获取其所有权：

    • 将参数传入后再传出以间接保障所有权

      fn main() {
    let s1 = String::from("Hello");
    let (s2, len) = function(s1);
    println!("The length of {} is {}.", s2, len,)	// The length of Hello is 5.
}

fn function(s: String) -> (String, usize) {
    let length = s.len();
    (s, length)
}

    • 由于上述方法过于麻烦，故而可使用引用来实现

（2）引用与借用

a. 引用

  • &符号标识引用：允许引用其值而不获取其所有权

    fn main() {
    let s1 = String::from("Hello");
    let len = function(&s1);
    println!("The length of {} is {}.", s1, len,)
}

fn function(s: &String) -> usize {
    s.len()
}

  • 默认引用不可变

b. 借用

  • 把引用作为函数参数的行为叫做借用
  • 借用的东西不可更改

c. 可变引用

  • 可变引用：通过添加mut实现

    fn main() {
    let mut s1 = String::from("Hello");
    let len = function(&mut s1);
    println!("The length of {} is {}.", s1, len,)
}

fn function(s: &mut String) -> usize {
    s.push_str(", world");
    s.len()
}

  • 重要限制一：在特定作用域内，对某一块数据只能有一个可变引用

    • 防止编译时产生数据竞争

    数据竞争发生原因：

    • 两个或多个指针同时访问同一个数据
    • 至少有一个指针用于写入数据
    • 没有使用任何机制来同步对数据的访问

    • 可以创建新的作用域来允许非同时的创建多个可变引用

      fn main() {
    let mut s = String::from("Hello");
    {
        let s1 = &mut s;
    }
    let s2 = &mut s;
}

  • 重要限制二：禁止同时拥有一个可变引用和一个不变引用

    • 可以拥有多个不变引用

d. 引用的作用域

  • 从声明到最后一次使用

e. 悬空引用

  • 悬空指针：一个指针引用了内存中的某个地址，而这块内存可能已经释放并被重新分配掉
  • 在 Rust 中，编译器可保证引用永远都不是悬空引用。如果引用了某些数据，则编译器将保证在引用离开作用域之前数据不会离开作用域

（3）切片

  • 切片：一种不持有所有权的数据类型

  • 举例：编写一个函数

    • 该函数接受字符串作为参数
    • 返回在这个字符串里找到的第一个单词
    • 当未找到任何空格则返回整个字符串
    fn main() {
    let mut s = String::from("hello world");
    let idx = function(&s);
    println!("{}", idx);
}

fn function(s: &String) -> usize {
    let bytes = s.as_bytes();
    for (i, &item) in bytes.iter().enumerate() {
        if item == b' ' {
            return i;
        }
    }
    s.len()
}
    • 上述代码存在问题：当在输出前执行s.clear()时，idx的意义就不存在了。为此提出字符串切片

  • 字符串切片

    • 是指向字符串中一部分的引用

    • 形式：[起始索引 .. 终止索引]

      fn main() {
    let s = String::from("hello world");
    let s1 = &s[0 .. 5];
    let s2 = &s[6 .. 11];
    println!("{}, {}", s1, s2);
}

    • 注意：

      • 字符串切片的范围索引必须发生在有效的 UTF-8 字符边界内

      • 当尝试从一个多字节的字符中创建字符串切片时，程序会报错退出

      • 重写上述例子：

        fn main() {
    let mut s = String::from("hello world");
    let s1 = function(&s);
    println!("{}", s1);
}

fn function(s: &String) -> &str {
    let bytes = s.as_bytes();
    for (i, &item) in bytes.iter().enumerate() {
        if item == b' ' {
            return &s[..i];
        }
    }
    &s[..]
}

  • 字符串字面值是切片，其被直接存储在二进制程序中

  • 将字符串切片作为参数传递：fn function(s: &str) -> &str {}

    • 此时可以同时接受切片或转换成切片的字符串两种类型的数据
    • 定义函数时使用字符串切片来代替字符串引用会使 API 更加通用，且不会损失任何功能
    fn main() {
    let s1 = String::from("hello world");
    let s1_1 = function(&s[..]);
    let s2 = "hello world";
    let s2_2 = function(s2);
}

fn function(s: &str) -> &str {
    &s[..]
}

0x05 Struct

struct，结构体

  • 自定义的数据类型
  • 为相关联的值命名与打包

（1）定义并实例化 struct

a. 定义 struct

  • 使用 struct 关键字，并为整个 struct 命名

  • 在花括号内，为所有字段定义名称和类型

    struct Student {
    name: String,
    age: u8,
    active: bool,
}

b. 实例化 struct

  • 需要创建 struct 实例

    • 为每个字段指定具体值
    • 无需按声明顺序进行指定
    let mut s = Student {
    name: String::from("SRIGT"),
    age: 22,
    active: true,
};

  • 获取 struct 中的某个值

    • 使用点标记法
    s.name = String::from("SRIGT");

一旦 struct 的实例是可变的，那么实例中所有的字段都是可变的

  • struct 作为函数返回值

    fn create_student(name: String) -> Student {
    Student {
        name: name,
        age: 0,
        active: true,
    }
}

fn main () {
    let mut s = create_student("SRIGT".to_string());
    println!("{}", s.name);
}

    • 字段初始化简写

      • 当字段名与字段值对应变量名相同时，就可以使用以下简写方法
      fn create_student(name: String, age: u8) -> Student {
    Student {
        name,
        age,
        active: true,
    }
}

fn main () {
    let mut s = create_student("SRIGT".to_string(), 18);
    println!("{}", s.name);
}

  • struct 更新语法

    • 当需要基于已有的某个 struct 来创建另一个 struct 时使用以下更新方法
    let mut s1 = Student {
    name: String::from("SRIGT"),
    age: 18,
    active: true,
};
let mut s2 = Student {
    name: String::from("白月"),
    age: s1.age,
    active: false,
};

    • 简写

      let mut s2 = Student {
    name: String::from("白月"),
    ..s1
};

  • Tuple struct

    • 可以定义类似 tuple 的 struct，其整体有名称，里面的元素没有
    struct Color(i32, i32, i32);
let black = Color(0, 0, 0);

  • Unit-Like Struct

    • 可以定义没有任何字段的 struct
    • 适用于需要某个类型上实现某个 trait，但在里面又没有需要存储的数据时

  • struct 数据所有权

    • 对于struct Student { name: String };，这里的字段使用了 String 而不是&str
      • 该 struct 实例了其拥有的所有数据
      • 只要 struct 实例是有效的，那么里面的字段也是有效的
    • struct 里也可以存放引用，但需要使用生命周期
      • 生命周期中保证只要 struct 实例时有效的，那么里面的引用也是有效的
        • 如果 struct 里面存储引用，而不使用生命周期，就会报错
    #[derive(Debug)]
struct Node {
    val: i32,
}

fn main () {
    let node = Node { val: 20};
    println!("{:?}", node);
}

（2）struct 方法

  • 方法与函数类似：fn关键字、名称、参数、返回值

  • 方法与函数区别

    • 方法在 struct（或 enum、trait 对象）的上下文中定义
    • 第一个参数是self，表示方法被调用的 struct 实例

a. 定义方法

  • 在impl块里定义方法
  • 方法的第一个参数可以是&self，也可以是获得其所有权或可变借用（&mut self）
  • 更良好的代码组织
struct node {
    number1: u32,
    number2: u32,
}

impl node {
    fn sum(&self) -> u32 {
        self.number1 + self.number2
    }
}

fn main() {
    let node = node {
        number1: 1,
        number2: 2,
    };
    println!("sum(1, 2) = {}", node.sum());
}

  • 方法调用的运算符

    • Rust 会自动引用或解引用（在调用方法时会发生这种行为）
    • 在调用方法时，Rust 根据情况自动添加&、&mut或*，以便object可以平铺方法的签名

  • 每个 struct 允许拥有多个impl块

b. 关联函数

  • 可以在impl块里定义不把self作为第一个参数的函数，如：String::from()

  • 关联函数通常用于构造器

    • ::符号一般用于关联函数与模块创建的命名空间
    struct node {
    number1: u32,
    number2: u32,
}

impl node {
    fn equal(number: u32) -> node {
        node {
            number1: number,
            number2: number,
        }
    }
}

fn main() {
    let node = node::equal(1);
}

0x06 枚举与模式匹配

（1）定义枚举

  • 枚举允许列举所有可能的值来定义一个类型

    enum Kind {
    A,
    B,
}

fn main() {
    let a = Kind::A;
    let b = Kind::B;
    function(a);
    function(b);
    println!("");
}

fn function(kind: Kind) {
    match kind {
        Kind::A => println!("A"),
        Kind::B => println!("B"),
    }
}

  • 枚举的变体都位于标识符的命名空间下，使用::进行分隔

    • enum 的变体若附带有值，那么就会在函数的命名空间下生成一个函数

    • 将数据附加到枚举的变体中

      • 不需要额外使用 struct
      • 每个变体可以拥有不同的类型以及关联的数据量
      enum Kind {
    A(String),
    B(u32)
}

fn main() {
    let a = Kind::A("abc".to_string());
    let b = Kind::B(100);
}

  • 为枚举定义方法

    • 使用empl关键字

（2）Option 枚举

  • 定义于标准库中

  • 在 Prelude（预导入模块）中

  • 描述了某个值可能存在或不存在的情况

  • Rust 中类似 Null 概念的枚举——Option<T>

    • 在标准库中定义为：

      enum Option<T> {
    Some(T),
    None,
}

    • 避免将Option<T>直接当成 T，若想使用Option<T>中的 T，则必须将它转换为 T

（3）控制流运算符 match

  • 允许一个值与一系列模式进行匹配，并执行匹配的模式对应的代码

    • 模式可以为字面值、变量名、通配符……
    enum Kind {
    A,
    B
}

fn change(kind: Kind) -> String {
    match kind {
        Kind::A => String::from("a"),
        Kind::B => String::from("b")
    }
}

fn main() {}

  • 绑定值的模式

    • 匹配的分支可以绑定到任意被匹配对象的部分值
    #[derive(Debug)]

enum Kind2 {
    A,
    B
}

enum Kind {
    A,
    B(Kind2)
}

fn change(kind: Kind) -> u8 {
    match kind {
        Kind::A => 1,
        Kind::B(kind2) => {
            println!("{:?}", kind2);
            2
        }
    }
}

fn main() {
    let b = Kind::B(Kind2::A);
    println!("{}", change(b));
}

  • 匹配Option<T>

    fn main() {
    let one = Some(1);
    let two = Some(one);
    let three = Some(None);
}

fn function(x: Option<i32>) -> Option<i32> {
    match x {
        Some(x) => Some(x + 1),
        None => None,
    }
}

  • match匹配必须穷举所有的可能

    • 或使用_通配符替代未列出的值

（4）if let

  • 处理只关心一种匹配而忽略其他匹配情况
  • 更少的代码与缩进
  • 放弃了穷举的可能
  • 可看作是match的语法糖
fn main() {
    let x = Some(0u8);
    if let Some(0) = x {
        println!("0")
    }
}

0x07 Package, Crate, Module

（1）Rust 的代码组织

  • 可以暴露或私有的细节
  • 作用域内有效的名称

（2）模块系统

  • Package（包）：Cargo 的特性，用于构建、测试、共享 crate

    • 包含一个 Cargo.toml，描述了构建 Crates 的方法
    • 只能包含 0 或 1 个 library crate
    • 可以包含人员数量的 binary crate
    • 但必须至少包含一个 crate

  • Crate（单元包）：一个模块树，可产生一个 library 或可执行文件

    • 类型：binary 或 library

    • Crate Root：

      • 是源代码文件，是 Rust 编译器的入口

      Cargo 项目默认设置：

      • src/main.rs：
        • binary crate 的 crate root
        • crate 名与 package 名相同
      • src/lib.rs：
        • package 包含一个 library crate
        • library crate 的 crate root
        • crate 名与 package 名相同
      • Cargo 将 crate root 文件交给 rustc 来构建 library 或 binary

    • Crate 的作用

      • 将相关功能组合到一个作用域内，便于在项目间进行共享
        • 如 rand crate，访问其功能时需要通过其名字 rand

  • Module（模块）：利于控制代码的组织、作用域、私有路径

    • 在一个 crate 内将代码进行分组

    • 增加可读性，易于复用

    • 控制项目的私有性（私有边界 privacy boundary）

      • 模块不仅可以组织代码，还可以定义私有边界
      • 如果想把函数或 struct 设为私有，则可将其放入某个模块中
      • Rust 中的所有条目默认私有
      • 父级模块无法访问子模块的私有条目
      • 子模块可以使用所有祖先模块的条目
      • 使用pub关键字可以将某些条目标记为公共的

    • 建立 module

      • 关键字mod
      • 可嵌套
      • 可包含其他项的定义
      mod module_a {
    mod module_a_1 {
        fn function_1() {}
        fn function_2() {}
    }

    mod module_a_2 {
        fn function_2() {}
        fn function_3() {}
    }
}

  • Path（路径）：为 struct、function 或 module 等项命名的方式

    • 为了在 Rust 的模块中找到某个条目，需要使用路径

    • 路径的形式

      • 绝对路径：从 crate root 开始，使用 crate 名或字面值 crate
      • 相对路径：从当前模块开始，使用self、super或当前模块的标识符

    • 路径至少有一个标识符组成，标识符之间使用::

    mod module_outside {
    pub(crate) mod module_inside {
        pub(crate) fn function_1() {}
        pub(crate) fn function_2() {}
    }
}

pub fn function() {
    crate::module_outside::module_inside::function_1();
    module_outside::module_inside::function_2();
}
    • super关键字可以用来访问父级模块路径中的内容

（3）use关键字

  • 可以使用use关键字将路径导入作用域内

    mod module_outside {
    pub mod module_inside {
        pub fn function_1() {}
    }
}

use crate::module_outside::module_inside;

pub fn function() {
    module_inside::function_1();
}

  • use的习惯用法

    • 将函数的父级模块引入作用域
    • 指定 struct、enum 等的完整路径
    • 指定同名条目到父级

  • 使用pub use重新导出名称

    • 使用use将路径导入到作用域内后，该名称在此作用域内是私有的
    • 重导出
      • 将条目引入作用域
      • 该条目可以被外部代码引入到其作用域中

  • as关键字

    • as关键字可以为引入的路径指定本地的别名

0x08 常用的集合

（1）Vector

a. Vec<T>称作 vector

  • 由标准库提供
  • 可存储多个值
  • 智能存储相同类型的数据
  • 值在内存中连续存放

b. 创建 Vector

  • Vec::new函数

    fn main() {
    // let vec: Vec<i32> = Vec::new();
    let mut v = Vec::new();
    v.push(1);
    v.push(2);
}

  • 使用初始值创建Vec<T>，使用vec!宏

    fn main() {
    let v = vec![1, 2, 3, 4];
}

c. 删除 Vector

  • 与任何其他 struct 一样，当 Vector 离开作用域之后就会被清理

  • 读取 Vector 元素

    • 索引（越界：panic）

      fn main() {
    let v = vec![1, 2, 3, 4];
    let first: &i32 = &v[0];
    println!("first: {:?}", first);
    }
}

    • get方法（越界：返回 None）

      fn main() {
    let v = vec![1, 2, 3, 4];
    match v.get(1) {
        Some(x) => println!("v[1]: {}", x),
        None => println!("v[1]: None"),
    }
}

d. 所有权和借用规则

  • 不能再同一作用域内同时拥有可变和不可变引用
fn main() {
    let mut v = vec![1, 2, 3, 4];
    let first= &v[0];
    v.push(5);	// mutable borrow occurs here
    println!("first: {}", first);
}

e. 遍历 Vector 的值

fn main() {
    let mut v = vec![1, 2, 3, 4];
    for i in &v {
        println!("{}", i);
    }
}

基于 vector 使用 enum 来存储多种数据类型

enum list {
 Int(i32),
 Float(f32),
 Str(String),
}

fn main() {
 let vec = vec![
     list::Int(1),
     list::Float(2.0),
     list::Str("3".to_string()),
 ];
}

（2）String

a. 概述

  • Rust 的核心语言层面，只有一个字符串类型：字符串切片 str（或&str）
  • 字符串切片：对存储再其他地方、UTF-8 编码的字符串的引用
    • 字符串字面值：存储再二进制文件中，也是字符串切片
  • String 类型
    • 由标准库提供，而非核心语言
    • 可增长、可修改、可拥有
    • 采用了 UTF-8 编码
  • 其他字符串类型：OsString、OsStr、CString、CStr

b. 创建字符串

  • String::new()函数

    fn main() {
    let mut s = String::new();
}

  • 使用初始值来创建 String

    • to_string()方法，可用于实现了 Display trait 的类型，包括字符串字面值

      fn main() {
    let data = "hello";
    let mut s = data.to_string();
}

    • String::from()方法，从字面值创建 String

      fn main() {
    let data = "hello";
    let mut s = String::from(data);
}

c. 更新 String

  • push_str()方法，把一个字符串切片附加到 String

    fn main() {
    let mut s = String::from("abc");
    s.push_str("def");
    println!("{}", s);
}

  • push()方法，把单个字符附加到 String

    fn main() {
    let mut s = String::from("abc");
    s.push('d');
    println!("{}", s);
}

  • 使用+直接连接字符串

    fn main() {
    let mut s1 = String::from("abc");
    let mut s2 = String::from("def");
    println!("{}", s1+&s2);
}

  • 使用format!宏连接多个字符串

    fn main() {
    let mut s1 = String::from("abc");
    let mut s2 = String::from("def");
    let s = format!("{}-{}", s1, s2);
    println!("{}", s);
}
    • 和println!()类似，但返回字符串
    • 不会获得参数的所有权

d. 访问 String

  • Rust 的字符串不支持索引语法访问

    • 索引操作应消耗一个常量时间（\(O(1)\)），而 String 无法保证需要遍历的内容是否存在非法字符

  • String 是对Vec<u8>的包装

    • len()方法

      fn main() {
    let len = String::from("abc").len();
    println!("{}", len);
}

    • Rust 中有三种看待字符串的方式

      • 字节 Bytes
      • 标量值 Scalar Values
      • 字形簇 Grapheme Clusters

  • 遍历 String

    • 对于标量值使用chars()方法

      fn main() {
    let s = String::from("abc");
    for i in s.chars() {
        println!("{}", i);
    }
}

    • 对于字节使用bytes()方法

      fn main() {
    let s = String::from("abc");
    for i in s.bytes() {
        println!("{}", i);
    }
}

e. 切割 String

  • 可以使用[]和一个范围来创建字符串的切片（遵循 “ 左闭右开 ” 的范围内取值的规则）

    fn main() {
    let s = String::from("123456");
    let s1 = &s[0..2];
    println!("{}", s1);
}
    • 如果切割时跨越了字符边界，程序就会 panic

（3）HashMap

a. 概述

  • HashMap<K, V>
    • 键值对的形式存储数据，一个键（Key）对应一个值（Value）
    • Hash 函数决定如何在内存中存放 K 和 V
    • 适用于通过任何类型的 K 来寻找对应的 V 数据，而非索引
  • HashMap 使用频率较低，因此不在 Prelude 中
  • 标准库对其支持较少，没有内置的宏来创建 HashMap
  • HashMap 的数据存储在堆中
  • HashMap 是同构的
    • 即在一个 HashMap 中，所有的 K 类型相同、所有的 V 类型相同

b. 创建 HashMap

  • 创建空 HashMap：new()函数
  • 添加数据：insert()方法
use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut stus = HashMap::new();
    stus.insert(String::from("Amy"), 18);
    stus.insert(String::from("Bob"), 19);
}

  • 可以使用collect方法创建 HashMap

    • 在元素类型为 Tuple 的 Vector 上使用collect方法
      • 要求 Tuple 有两个值，分别作为 K 和 V
      • collect方法可以把数据整合成很多种集合类型
    use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let name = vec![String::from("Amy")m String::from("Bob")];
    let age = vec![18, 19];
    let stus: HashMap<_, _> = name.iter().zip(age.iter()).collect();
}

c. HashMap 和所有权

  • 对于实现了 Copy trait 类型（如i32），值会被复制到 HashMap
  • 对于拥有所有权的值（如 String），值会被移动，所有权会被转移给 HashMap

d. 访问 HashMap 中的值

  • get()方法

    • 参数 K
    • 返回值：Option<&V>
    use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut stus = HashMap::new();
    stus.insert(String::from("Amy"), 18);
    stus.insert(String::from("Bob"), 19);

    let age = stus.get("Amy");
    match age {
        Some(age) => println!("age is {}", age),
        None => println!("age is not found"),
    }
}

e. 遍历 HashMap

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut stus = HashMap::new();
    stus.insert(String::from("Amy"), 18);
    stus.insert(String::from("Bob"), 19);
    for (k, v) in &stus {
        println!("{}: {}", k, v);
    }
}

f. 更新 HashMap

  • HashMap 的大小可变

  • 每个 K 同时只能对应一个 V

  • 更新 HashMap 中的数据

    • K 已经存在，对应了一个 V

      • 替换现有的 V

        • 强制替换

          use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut stus = HashMap::new();
    stus.insert(String::from("Amy"), 18);
    stus.insert(String::from("Amy"), 19);
    println!("{:?}", stus)
}

        • 判空后替换

          • 使用entry()方法，检查指定的 K 是否对应一个 V
            • 参数为 K
            • 返回值为enum Entry代表值是否存在
          • Entry 的or_insert()方法：如果 K 不存在则插入新值，否则返回 V 的可变引用
          use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut stus = HashMap::new();
    stus.insert(String::from("Amy"), 18);
    stus.entry(String::from("Amy")).or_insert(19);
    stus.entry(String::from("Bob")).or_insert(20);
    println!("{:?}", stus)
}

      • 保留现有的 V

      • 合并新旧的 V

        use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut map = HashMap::new();
    let text = "The man is iron man";
    for word in text.split_whitespace() {
        let cnt = map.entry(word).or_insert(0);
        *cnt += 1;
    }
    println!("{:?}", map)
}

    • K 不存在

      • 添加一对<K, V>

g. Hash 函数

  • 默认情况下，HashMap 使用加密功能强大的 Hash 函数，可以抵抗 DoS 攻击
    • 不是最快，但是安全性高
  • 可以指定不同的 hasher 来切换至另一个 Hash 函数
    • hasher 是实现 BuildHasher trait 的类型

-End-

标签：mut,入门,let,Rust,println,main,fn,String
From： https://www.cnblogs.com/SRIGT/p/17521417.html

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