半小时入门 Rust？是的，你没看错
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2021-12-09 13:12
对 Rust 稍微了解的朋友，对其学习难度应该有所耳闻。但今天这篇文章，作者试图让新手半小时入门 Rust。你信吗？要不试试？
Rust 是一门系统编程语言，专注于安全：包括内存安全、并发安全等。它支持函数式和命令式以及泛型等多种编程范式。
在这篇文章中，作者并不关注于 1 个或几个关键概念，相反他希望通过代码块纵览 Rust 的各种特性，包括各种关键词与标识符的意义。多读代码，通过代码学习。（螃蟹哥建议：别只是读，动手敲代码更重要）
01 变量
先介绍 let 变量绑定：（注意，Rust 中一般称之为绑定）
let x; // declare "x"
x = 42; // assign 42 to "x"
你也可以写成一行：
let x = 42;
通常，Rust 能够自动推断出变量的类型，但你可以使用 : 来显示指定变量的数据类型：（有时候必须显示指定）
let x: i32; // `i32` is a signed 32-bit integer
x = 42;
// there's i8, i16, i32, i64, i128
// also u8, u16, u32, u64, u128 for unsigned
同样的，你也可以写成一行（一般建议这么写）：
let x: i32 = 42;
如果你声明一个变量并在初始化之前就调用它，编译器会报错：
let x;
foobar(x); // error: borrow of possibly-uninitialized variable: `x`
x = 42;
然而，这样做完全没问题：
let x;
x = 42;
foobar(x); // the type of `x` will be inferred from here
下划线 _ 是一个特殊的变量名，或者更确切地说是「名称的缺失」。它的基本意思是扔掉，可以理解为垃圾桶：（和 Go 中的 _ 差不多）
// this does *nothing* because 42 is a constant
let _ = 42;
// this calls `get_thing` but throws away its result
let _ = get_thing();
以下划线开头的变量名是常规名称，只是编译器不会警告它们未被使用：
// we may use `_x` eventually, but our code is a work-in-progress
// and we just wanted to get rid of a compiler warning for now.
let _x = 42;
可以引入具有相同名称的另一个绑定——这相当于隐藏前一个变量绑定：
let x = 13;
let x = x + 3;
// using `x` after that line only refers to the second `x`,
// the first `x` no longer exists.
Rust 有元组类型，你可以将其看作是“不同类型值的定长集合”。
let pair = ('a', 17);
pair.0; // this is 'a'
pair.1; // this is 17
如果真的想显示指定 pair 的数据类型，可以这么写：
let pair: (char, i32) = ('a', 17);
元组在赋值时可以被拆解，也就是它们可以被分解成各自的字段：
let (some_char, some_int) = ('a', 17);
// now, `some_char` is 'a', and `some_int` is 17
一个函数可以返还一个元组，这类似于多返回值：
let (left, right) = slice.split_at(middle);
当然，在解构一个元组时，可以只分离它的一部分，这就用到了 _：
let (_, right) = slice.split_at(middle);
分号表示语句的结尾：
let x = 3;
let y = 5;
let z = y + x;
不加分号意味着语句可以跨多行：（这些是什么意思，稍后解释）
let x = vec![1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
.iter()
.map(|x| x + 3)
.fold(0, |x, y| x + y);
02 函数
fn 用来声明一个函数。下面是一个 void 函数（没有参数，没有返回值）：
fn greet() {
println!("Hi there!");
}
这是一个返回 32 位带符号整数类型的函数。箭头表示它的返回类型：
fn fair_dice_roll() -> i32 {
4
}
花括号表示一个代码块，且拥有其自己的作用域：
// This prints "in", then "out"
fn main() {
let x = "out";
{
// this is a different `x`
let x = "in";
println!("{}", x);
}
println!("{}", x);
}
代码块也是表示式，最后一个表达式的值是整个代码块的值，以下代码表达的意思一样：
// this:
let x = 42;
// is equivalent to this:
let x = { 42 };
在一个代码块中，可以有多个语句：
let x = {
let y = 1; // first statement
let z = 2; // second statement
y + z // this is the *tail* - what the whole block will evaluate to
};
这也是为什么“省略函数末尾的分号”等同于加上了 retrun，以下是等价的：
fn fair_dice_roll() -> i32 {
return 4;
}
fn fair_dice_roll() -> i32 {
4
}
if 条件语句也是表达式：
fn fair_dice_roll() -> i32 {
if feeling_lucky {
6
} else {
4
}
}
match 也是一个表达式：
fn fair_dice_roll() -> i32 {
match feeling_lucky {
true => 6,
false => 4,
}
}
Dots（点号） 通常用于访问某个对象的字段：
let a = (10, 20);
a.0; // this is 10
let amos = get_some_struct();
amos.nickname; // this is "fasterthanlime"
或者调用对象（值）的方法：
let nick = "fasterthanlime";
nick.len(); // this is 14
双冒号（::）与此类似，但它是对命名空间进行操作。
在这个例子中，std 是一个 crate (~ a library)，cmp 是一个 module(~ a source file)，而 min 是个函数：
let least = std::cmp::min(3, 8); // this is 3
use 指令可用于从其他命名空间中“引入作用域（scope）”名称：
use std::cmp::min;
let least = min(7, 1); // this is 1
在 use 指令中，花括号还有另一个含义：“globs”。如果我们想同时导入 min 和 max，可以这么做：
// this works:
use std::cmp::min;
use std::cmp::max;
// this also works:
use std::cmp::{min, max};
// this also works!
use std::{cmp::min, cmp::max};
通配符（*）允许从命名空间导入符号：
// this brings `min` and `max` in scope, and many other things
use std::cmp::*;
类型也相当于命名空间，通过 :: 调用其上的方法，以下两种方式等价：
let x = "amos".len(); // this is 4
let x = str::len("amos"); // this is also 4
str 是基本数据类型（primitive type），但在默认情况下，许多非基本数据类型也在当前作用域中（即不需要手动 use 导入）。
// `Vec` is a regular struct, not a primitive type
let v = Vec::new();
// this is exactly the same code, but with the *full* path to `Vec`
let v = std::vec::Vec::new();
为什么可以这么做呢？为了方便，Rust 在每个模块的开头都插入了以下代码（我认为类似 Java 默认导入 java.lang 包）：
use std::prelude::v1::*;
以上代码会以此导出许多标识符，比如 Vec、String、Option、Result。
03 结构体
使用 struct 关键字声明结构体：
struct Vec2 {
x: f64, // 64-bit floating point, aka "double precision"
y: f64,
}
可以使用结构语句初始化：
let v1 = Vec2 { x: 1.0, y: 3.0 };
let v2 = Vec2 { y: 2.0, x: 4.0 };
// the order does not matter, only the names do
有一个快捷方式可以从另一个结构体初始化本结构体的其余字段：
let v3 = Vec2 {
x: 14.0,
..v2
};
这就是所谓的“结构更新语法”，只能发生在最后一个位置，而且不能在其后面再跟一个逗号。
注意其余字段可以表示所有字段：
let v4 = Vec2 { ..v3 };
结构体与元组一样，可以被解构。就像是一个有效的 let 模式：
let (left, right) = slice.split_at(middle);
let v = Vec2 { x: 3.0, y: 6.0 };
let Vec2 { x, y } = v;
// `x` is now 3.0, `y` is now `6.0`
还可以这样：
let Vec2 { x, .. } = v;
// this throws away `v.y`
let 模式可以作为 if 的条件使用：
struct Number {
odd: bool,
value: i32,
}
fn main() {
let one = Number { odd: true, value: 1 };
let two = Number { odd: false, value: 2 };
print_number(one);
print_number(two);
}
fn print_number(n: Number) {
if let Number { odd: true, value } = n {
println!("Odd number: {}", value);
} else if let Number { odd: false, value } = n {
println!("Even number: {}", value);
}
}
// this prints:
// Odd number: 1
// Even number: 2
多分支的 match 也是一种模式，就像 if let：
fn print_number(n: Number) {
match n {
Number { odd: true, value } => println!("Odd number: {}", value),
Number { odd: false, value } => println!("Even number: {}", value),
}
}
// this prints the same as before
match 必须是囊括所有情况的的：至少需要匹配一个分支（Rust 中叫做 arm）。
fn print_number(n: Number) {
match n {
Number { value: 1, .. } => println!("One"),
Number { value: 2, .. } => println!("Two"),
Number { value, .. } => println!("{}", value),
// if that last arm didn't exist, we would get a compile-time error
}
}
如果实在没法包含所有情况，可以增加一个 _ 来捕获所有其他情况，类似其他语言 switch 的 default：
fn print_number(n: Number) {
match n.value {
1 => println!("One"),
2 => println!("Two"),
_ => println!("{}", n.value),
}
}
你可以在自定义类型上声明方法：
struct Number {
odd: bool,
value: i32,
}
impl Number {
fn is_strictly_positive(self) -> bool {
self.value > 0
}
}
然后像平常一样使用：
fn main() {
let minus_two = Number {
odd: false,
value: -2,
};
println!("positive? {}", minus_two.is_strictly_positive());
// this prints "positive? false"
}
默认情况下，声明变量后它是不可变的，比如以下 odd 不能被重新赋值：
fn main() {
let n = Number {
odd: true,
value: 17,
};
n.odd = false; // error: cannot assign to `n.odd`,
// as `n` is not declared to be mutable
}
整个结构体值也不能二次赋值：
fn main() {
let n = Number {
odd: true,
value: 17,
};
n = Number {
odd: false,
value: 22,
}; // error: cannot assign twice to immutable variable `n`
}
关键字 mut 可以将变量声明变为可变的：
fn main() {
let mut n = Number {
odd: true,
value: 17,
}
n.value = 19; // all good
}
04 trait（特征）
Traits（特征） 描述的是多种数据类型的共有的东西：（可以类比为其他语言的接口）
trait Signed {
fn is_strictly_negative(self) -> bool;
}
我们可以这么实现：
可以对外部类型实现自定义的 trait； 可以对自定义类型实现外部 trait； 不允许对外部类型实现外部 trait；
这些被称为“孤儿法则”。你如果有点晕，进一步解释一下：
当你为某类型实现某 trait 的时候，必须要求类型或者 trait 至少有一个是在当前 crate 中定义的。你不能为第三方的类型实现第三方的 trait。
此外，这时记得让 trait 的方法可访问（公开）。
可以在我们上面定义的类型（Number）上实现 trait：
impl Signed for Number {
fn is_strictly_negative(self) -> bool {
self.value < 0
}
}
fn main() {
let n = Number { odd: false, value: -44 };
println!("{}", n.is_strictly_negative()); // prints "true"
}
我们对外部类型（foreign type）实现我们定义的 trait：（这里的外部类型使用了基本类型 i32）
impl Signed for i32 {
fn is_strictly_negative(self) -> bool {
self < 0
}
}
fn main() {
let n: i32 = -44;
println!("{}", n.is_strictly_negative()); // prints "true"
}
接着在我们定义的类型上实现一个外部 trait：
// the `Neg` trait is used to overload `-`, the
// unary minus operator.
impl std::ops::Neg for Number {
type Output = Number;
fn neg(self) -> Number {
Number {
value: -self.value,
odd: self.odd,
}
}
}
fn main() {
let n = Number { odd: true, value: 987 };
let m = -n; // this is only possible because we implemented `Neg`
println!("{}", m.value); // prints "-987"
}
impl 代码块通常会对应一个类型，所以在 impl 内，Self 就表示该类型：
impl std::ops::Neg for Number {
type Output = Self;
fn neg(self) -> Self {
Self {
value: -self.value,
odd: self.odd,
}
}
}
有一些 trait 只是作为标记：它们并不是说某个类型实现了某些方法，只是表明某些东西能通过类型完成。例如，i32 实现了 Copy trait，那么以下代码就是可行的：（即 i32 是一个 Copy）
fn main() {
let a: i32 = 15;
let b = a; // `a` is copied
let c = a; // `a` is copied again
}
下面的代码也是能运行的：
fn print_i32(x: i32) {
println!("x = {}", x);
}
fn main() {
let a: i32 = 15;
print_i32(a); // `a` is copied
print_i32(a); // `a` is copied again
}
但是 Number 的结构体并不是一个 Copy，所以下面的代码会报错：
fn main() {
let n = Number { odd: true, value: 51 };
let m = n; // `n` is moved into `m`
let o = n; // error: use of moved value: `n`
}
同样下面的代码也不会正常：
fn print_number(n: Number) {
println!("{} number {}", if n.odd { "odd" } else { "even" }, n.value);
}
fn main() {
let n = Number { odd: true, value: 51 };
print_number(n); // `n` is moved
print_number(n); // error: use of moved value: `n`
}
但如果 print _ number 采用不可变引用，那么它就可以正常工作：
fn print_number(n: &Number) {
println!("{} number {}", if n.odd { "odd" } else { "even" }, n.value);
}
fn main() {
let n = Number { odd: true, value: 51 };
print_number(&n); // `n` is borrowed for the time of the call
print_number(&n); // `n` is borrowed again
}
如果一个函数接受一个可变的引用，它也可以工作，但前提是我们的变量绑定也是可变的。
fn invert(n: &mut Number) {
n.value = -n.value;
}
fn print_number(n: &Number) {
println!("{} number {}", if n.odd { "odd" } else { "even" }, n.value);
}
fn main() {
// this time, `n` is mutable
let mut n = Number { odd: true, value: 51 };
print_number(&n);
invert(&mut n); // `n is borrowed mutably - everything is explicit
print_number(&n);
}
trait 方法也可以通过 self 进行引用或可变引用：
impl std::clone::Clone for Number {
fn clone(&self) -> Self {
Self { ..*self }
}
}
当调用 trait 方法时，接收方隐式地被借用：
fn main() {
let n = Number { odd: true, value: 51 };
let mut m = n.clone();
m.value += 100;
print_number(&n);
print_number(&m);
}
没理解什么意思？以下是等价的，你该理解了：
let m = n.clone();
let m = std::clone::Clone::clone(&n);
像 Copy 这样的标记特征没有方法：
// note: `Copy` requires that `Clone` is implemented too
impl std::clone::Clone for Number {
fn clone(&self) -> Self {
Self { ..*self }
}
}
impl std::marker::Copy for Number {}
现在 Clone 仍然正常：
fn main() {
let n = Number { odd: true, value: 51 };
let m = n.clone();
let o = n.clone();
}
但是 Number 值将不再被移动：
fn main() {
let n = Number { odd: true, value: 51 };
let m = n; // `m` is a copy of `n`
let o = n; // same. `n` is neither moved nor borrowed.
}
有些特性非常常见，它们可以通过 derive 属性自动实现：
#[derive(Clone, Copy)]
struct Number {
odd: bool,
value: i32,
}
// this expands to `impl Clone for Number` and `impl Copy for Number` blocks.
05 泛型
函数支持泛型：
fn foobar(arg: T) {
// do something with `arg`
}
它们可以有多个类型参数，这些参数可以在函数的声明和函数体中使用，而不是具体类型：
fn foobar(left: L, right: R) {
// do something with `left` and `right`
}
类型参数通常有约束，因此你可以实际使用它们。
最简单的限制是特征（trait）名：
fn print(value: T) {
println!("value = {}", value);
}
fn printDebug>(value: T) {
println!("value = {:?}", value);
}
类型参数约束有一个更长的语法：
fn print(value: T)
where
T: Display,
{
println!("value = {}", value);
}
约束可能更复杂：它们可能需要一个类型参数来实现多个 traits：
use std::fmt::Debug;
fn compare(left: T, right: T)
where
T: Debug + PartialEq,
{
println!("{:?} {} {:?}", left, if left == right { "==" } else { "!=" }, right);
}
fn main() {
compare("tea", "coffee");
// prints: "tea" != "coffee"
}
泛型函数可以看作是命名空间，包含无数具有不同具体类型的函数。
与 crates、modules 和 类型一样，泛型函数可以通过 :: 指定具体类型：
fn main() {
use std::any::type_name;
println!("{}", type_name::<i32>()); // prints "i32"
println!("{}", type_name::<(f64, char)>()); // prints "(f64, char)"
}
这就是所谓的 turbofish 语法，因为 ::<> 看起来像一条鱼。
结构体也可以是泛型：
struct Pair {
a: T,
b: T,
}
fn print_type_name(_val: &T) {
println!("{}", std::any::type_name::());
}
fn main() {
let p1 = Pair { a: 3, b: 9 };
let p2 = Pair { a: true, b: false };
print_type_name(&p1); // prints "Pair"
print_type_name(&p2); // prints "Pair"
}
标准库类型 Vec（堆分配数组）是泛型的：
fn main() {
let mut v1 = Vec::new();
v1.push(1);
let mut v2 = Vec::new();
v2.push(false);
print_type_name(&v1); // prints "Vec"
print_type_name(&v2); // prints "Vec"
}
06 宏
说到 Vec，它附带了一个宏 “Vec 字面值”。
fn main() {
let v1 = vec![1, 2, 3];
let v2 = vec![true, false, true];
print_type_name(&v1); // prints "Vec"
print_type_name(&v2); // prints "Vec"
}
所有的 name!()，name![] 或 name!{} 都是在调用宏。宏最终会展开为常规代码。
所以，println 也是一个宏。
fn main() {
println!("{}", "Hello there!");
}
这个会展开为和下面有相同效果的代码：
fn main() {
use std::io::{self, Write};
io::stdout().lock().write_all(b"Hello there!\n").unwrap();
}
panic 也是一个宏。如果调用了它，会使用错误消息以及错误的文件名/行号强制停止执行：
fn main() {
panic!("This panics");
}
// output: thread 'main' panicked at 'This panics', src/main.rs:3:5
有些方法也会引起 panic。例如，Option 类型可以包含某些内容，也可以不包含任何内容。如果调用 Unwrap()，但它不包含任何内容，就会 panic：
fn main() {
let o1: Option<i32> = Some(128);
o1.unwrap(); // this is fine
let o2: Option<i32> = None;
o2.unwrap(); // this panics!
}
// output: thread 'main' panicked at 'called `Option::unwrap()` on a `None` value', src/libcore/option.rs:378:21
07 枚举
Option 不是结构体，而是带有两个变体的枚举：
enum Option {
None,
Some(T),
}
impl Option {
fn unwrap(self) -> T {
// enums variants can be used in patterns:
match self {
Self::Some(t) => t,
Self::None => panic!(".unwrap() called on a None option"),
}
}
}
use self::Option::{None, Some};
fn main() {
let o1: Option<i32> = Some(128);
o1.unwrap(); // this is fine
let o2: Option<i32> = None;
o2.unwrap(); // this panics!
}
// output: thread 'main' panicked at '.unwrap() called on a None option', src/main.rs:11:27
Result 也是一个枚举，它可以包含一些东西，或包含一个错误：
enum Result {
Ok(T),
Err(E),
}
如果 Result 包含错误时，进行 unwrap 操作会 panic。
08 生命周期
变量绑定有一个“生命周期（lifetime）”：
fn main() {
// `x` doesn't exist yet
{
let x = 42; // `x` starts existing
println!("x = {}", x);
// `x` stops existing
}
// `x` no longer exists
}
类似地，引用也有生命周期：
fn main() {
// `x` doesn't exist yet
{
let x = 42; // `x` starts existing
let x_ref = &x; // `x_ref` starts existing - it borrows `x`
println!("x_ref = {}", x_ref);
// `x_ref` stops existing
// `x` stops existing
}
// `x` no longer exists
}
引用的生命周期你不能超过其借用的变量绑定的生命周期：
fn main() {
let x_ref = {
let x = 42;
&x
};
println!("x_ref = {}", x_ref);
// error: `x` does not live long enough
}
一个变量绑定可以被多次借用：
fn main() {
let x = 42;
let x_ref1 = &x;
let x_ref2 = &x;
let x_ref3 = &x;
println!("{} {} {}", x_ref1, x_ref2, x_ref3);
}
在被借用期间，变量绑定不能被修改：
fn main() {
let mut x = 42;
let x_ref = &x;
x = 13;
println!("x_ref = {}", x_ref);
// error: cannot assign to `x` because it is borrowed
}
当存在不可变借用时，变量不能再次作为可变借用。
fn main() {
let mut x = 42;
let x_ref1 = &x;
let x_ref2 = &mut x;
// error: cannot borrow `x` as mutable because it is also borrowed as immutable
println!("x_ref1 = {}", x_ref1);
}
函数参数中的引用也有生命周期：
fn print(x: &i32) {
// `x` is borrowed (from the outside) for the
// entire time this function is called.
}
带有引用参数的函数可以使用具有不同生命期的 borrows 来调用，所以：
所有参数是引用的函数，它们实际上都是泛型函数； 生命周期就是泛型参数；
生命周期名以单引号 ' 开头：
// elided (non-named) lifetimes:
fn print(x: &i32) {}
// named lifetimes:
fn print<'a>(x: &'a i32) {}
这允许返回的引用的生命周期依赖于参数的生命周期：
struct Number {
value: i32,
}
fn number_value<'a>(num: &'a Number) -> &'a i32 {
&num.value
}
fn main() {
let n = Number { value: 47 };
let v = number_value(&n);
// `v` borrows `n` (immutably), thus: `v` cannot outlive `n`.
// While `v` exists, `n` cannot be mutably borrowed, mutated, moved, etc.
}
当只有一个输入生命周期时，它不需要命名，所有的东西都具有相同的生命周期，因此下面的两个函数是等价的：
fn number_value<'a>(num: &'a Number) -> &'a i32 {
&num.value
}
fn number_value(num: &Number) -> &i32 {
&num.value
}
当有引用字段时，结构体也是基于生命周期的泛型：
struct NumRef<'a> {
x: &'a i32,
}
fn main() {
let x: i32 = 99;
let x_ref = NumRef { x: &x };
// `x_ref` cannot outlive `x`, etc.
}
同样的代码，但是有一个额外的函数：
struct NumRef<'a> {
x: &'a i32,
}
fn as_num_ref<'a>(x: &'a i32) -> NumRef<'a> {
NumRef { x: &x }
}
fn main() {
let x: i32 = 99;
let x_ref = as_num_ref(&x);
// `x_ref` cannot outlive `x`, etc.
}
相同的代码，但省略了生命期：
struct NumRef<'a> {
x: &'a i32,
}
fn as_num_ref(x: &i32) -> NumRef<'_> {
NumRef { x: &x }
}
fn main() {
let x: i32 = 99;
let x_ref = as_num_ref(&x);
// `x_ref` cannot outlive `x`, etc.
}
Impl 块也可以是基于生命周期的泛型：
impl<'a> NumRef<'a> {
fn as_i32_ref(&'a self) -> &'a i32 {
self.x
}
}
fn main() {
let x: i32 = 99;
let x_num_ref = NumRef { x: &x };
let x_i32_ref = x_num_ref.as_i32_ref();
// neither ref can outlive `x`
}
但你也可以在这里省略：
impl<'a> NumRef<'a> {
fn as_i32_ref(&self) -> &i32 {
self.x
}
}
如果你从来不需要这个名字，你可以省去更多：
impl NumRef<'_> {
fn as_i32_ref(&self) -> &i32 {
self.x
}
}
有一个特殊的生命周期，名为 'static，它对整个程序的生命周期都有效。
字符串字面量就是 'static：
struct Person {
name: &'static str,
}
fn main() {
let p = Person {
name: "fasterthanlime",
};
}
但非字面量字符串并不是 static 的：
struct Person {
name: &'static str,
}
fn main() {
let name = format!("fasterthan{}", "lime");
let p = Person { name: &name };
// error: `name` does not live long enough
}
在最后一个示例中，局部变量 name 并不是 &'static str，而是 String。它是动态分配的，并且会在不需要释放。它的生命周期小于整个程序（即使它碰巧在 main 中）。
要在 Person 中存储非 'static 字符串，它需要：
A）基于生命周期的泛型：
struct Person<'a> {
name: &'a str,
}
fn main() {
let name = format!("fasterthan{}", "lime");
let p = Person { name: &name };
// `p` cannot outlive `name`
}
或
B）取得字符串所有权
struct Person {
name: String,
}
fn main() {
let name = format!("fasterthan{}", "lime");
let p = Person { name: name };
// `name` was moved into `p`, their lifetimes are no longer tied.
}
在 struct literal 中，当一个字段被设置为同名的变量绑定时：
let p = Person { name: name };
它可以这样简写：
let p = Person { name };
09 所有权
对于 Rust 中的许多类型，存在有所有权和没有所有权之分：
Strings：String 是有所有权的；$str 是一个引用； Paths：PathBuf 是有所有权的；$Path 是一个引用； Collections： Vec是有所有权的；&[T] 是一个引用；
Rust 有切片类型（slice）—— 它们是对多个连续元素的引用。
你可以借用 Vector 的一个切片，例如：
fn main() {
let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];
let v2 = &v[2..4];
println!("v2 = {:?}", v2);
}
// output:
// v2 = [3, 4]
以上并不神奇。索引操作符（foo[index]）被 Index 和 IndexMut 特征重载。
.. 语法是 range 字面值，range 是标准库中定义的几个结构体。
它们可以是半闭半开的，如果前面有 = ，那么它们就是闭区间。
fn main() {
// 0 or greater
println!("{:?}", (0..).contains(&100)); // true
// strictly less than 20
println!("{:?}", (..20).contains(&20)); // false
// 20 or less than 20
println!("{:?}", (..=20).contains(&20)); // true
// only 3, 4, 5
println!("{:?}", (3..6).contains(&4)); // true
}
借用规则适用于切片。
fn tail(s: &[u8]) -> &[u8] {
&s[1..]
}
fn main() {
let x = &[1, 2, 3, 4, 5];
let y = tail(x);
println!("y = {:?}", y);
}
这和下面的一样：
fn tail<'a>(s: &'a [u8]) -> &'a [u8] {
&s[1..]
}
以下是合法的：
fn main() {
let y = {
let x = &[1, 2, 3, 4, 5];
tail(x)
};
println!("y = {:?}", y);
}
但因为 [1,2,3,4,5] 是一个 'static 数组。所以，以下是非法的：
fn main() {
let y = {
let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];
tail(&v)
// error: `v` does not live long enough
};
println!("y = {:?}", y);
}
因为 Vector 是在堆分配的，而且它的生命周期是非 'static 的。
&str 实际上是切片。
fn file_ext(name: &str) -> Option<&str> {
// this does not create a new string - it returns
// a slice of the argument.
name.split(".").last()
}
fn main() {
let name = "Read me. Or don't.txt";
if let Some(ext) = file_ext(name) {
println!("file extension: {}", ext);
} else {
println!("no file extension");
}
}
所以，借用规则也适用它：
fn main() {
let ext = {
let name = String::from("Read me. Or don't.txt");
file_ext(&name).unwrap_or("")
// error: `name` does not live long enough
};
println!("extension: {:?}", ext);
}
10 错误处理
可能失败的函数通常返回一个 Result：
fn main() {
let s = std::str::from_utf8(&[240, 159, 141, 137]);
println!("{:?}", s);
// prints: Ok("🍉")
let s = std::str::from_utf8(&[195, 40]);
println!("{:?}", s);
// prints: Err(Utf8Error { valid_up_to: 0, error_len: Some(1) })
}
如果你想在失败的情况下 panic，你可以调用 unwrap()：
fn main() {
let s = std::str::from_utf8(&[240, 159, 141, 137]).unwrap();
println!("{:?}", s);
// prints: "🍉"
let s = std::str::from_utf8(&[195, 40]).unwrap();
// prints: thread 'main' panicked at 'called `Result::unwrap()`
// on an `Err` value: Utf8Error { valid_up_to: 0, error_len: Some(1) }',
// src/libcore/result.rs:1165:5
}
或者 .expect()，它可以提供自定义错误信息。
fn main() {
let s = std::str::from_utf8(&[195, 40]).expect("valid utf-8");
// prints: thread 'main' panicked at 'valid utf-8: Utf8Error
// { valid_up_to: 0, error_len: Some(1) }', src/libcore/result.rs:1165:5
}
或者你也可以使用 match：
fn main() {
match std::str::from_utf8(&[240, 159, 141, 137]) {
Ok(s) => println!("{}", s),
Err(e) => panic!(e),
}
// prints 🍉
}
也可以使用 if let：
fn main() {
if let Ok(s) = std::str::from_utf8(&[240, 159, 141, 137]) {
println!("{}", s);
}
// prints 🍉
}
或者你可以抛出这样的错误：
fn main() -> Result<(), std::str::Utf8Error> {
match std::str::from_utf8(&[240, 159, 141, 137]) {
Ok(s) => println!("{}", s),
Err(e) => return Err(e),
}
Ok(())
}
或者你可以使用 ? 来简洁地完成它：
fn main() -> Result<(), std::str::Utf8Error> {
let s = std::str::from_utf8(&[240, 159, 141, 137])?;
println!("{}", s);
Ok(())
}
操作符 * 可用于解引用，但是访问字段或调用方法不需要解引用：
struct Point {
x: f64,
y: f64,
}
fn main() {
let p = Point { x: 1.0, y: 3.0 };
let p_ref = &p;
println!("({}, {})", p_ref.x, p_ref.y);
}
// prints `(1, 3)`
而且你只能在类型为 Copy 的情况下才能这么做：
struct Point {
x: f64,
y: f64,
}
fn negate(p: Point) -> Point {
Point {
x: -p.x,
y: -p.y,
}
}
fn main() {
let p = Point { x: 1.0, y: 3.0 };
let p_ref = &p;
negate(*p_ref);
// error: cannot move out of `*p_ref` which is behind a shared reference
}
// now `Point` is `Copy`
#[derive(Clone, Copy)]
struct Point {
x: f64,
y: f64,
}
fn negate(p: Point) -> Point {
Point {
x: -p.x,
y: -p.y,
}
}
fn main() {
let p = Point { x: 1.0, y: 3.0 };
let p_ref = &p;
negate(*p_ref); // ...and now this works
}
11 闭包
闭包是 Fn、 FnMut 或 FnOnce 类型的函数，包含一些捕获的上下文。
它们的参数是一对管道(|)中以逗号分隔的名称列表。它们不需要大括号，除非您希望有多个语句。
fn for_each_planet(f: F)
where F: Fn(&'static str)
{
f("Earth");
f("Mars");
f("Jupiter");
}
fn main() {
for_each_planet(|planet| println!("Hello, {}", planet));
}
// prints:
// Hello, Earth
// Hello, Mars
// Hello, Jupiter
借款规则也适用于它们：
fn for_each_planet(f: F)
where F: Fn(&'static str)
{
f("Earth");
f("Mars");
f("Jupiter");
}
fn main() {
let greeting = String::from("Good to see you");
for_each_planet(|planet| println!("{}, {}", greeting, planet));
// our closure borrows `greeting`, so it cannot outlive it
}
例如，这样做不会奏效：
fn for_each_planet(f: F)
where F: Fn(&'static str) + 'static // `F` must now have "'static" lifetime
{
f("Earth");
f("Mars");
f("Jupiter");
}
fn main() {
let greeting = String::from("Good to see you");
for_each_planet(|planet| println!("{}, {}", greeting, planet));
// error: closure may outlive the current function, but it borrows
// `greeting`, which is owned by the current function
}
但这样可以：
fn main() {
let greeting = String::from("You're doing great");
for_each_planet(move |planet| println!("{}, {}", greeting, planet));
// `greeting` is no longer borrowed, it is *moved* into
// the closure.
}
需要可变地借用 FnMut 才能调用它，因此一次只能调用它一次。
这是合法的：
fn foobar(f: F)
where F: Fn(i32) -> i32
{
println!("{}", f(f(2)));
}
fn main() {
foobar(|x| x * 2);
}
// output: 8
但以下不行：
fn foobar(mut f: F)
where F: FnMut(i32) -> i32
{
println!("{}", f(f(2)));
// error: cannot borrow `f` as mutable more than once at a time
}
fn main() {
foobar(|x| x * 2);
}
不过下面又是合法的：
fn foobar(mut f: F)
where F: FnMut(i32) -> i32
{
let tmp = f(2);
println!("{}", f(tmp));
}
fn main() {
foobar(|x| x * 2);
}
// output: 8
FnMut 的存在是因为一些闭包可变地借用了局部变量：
fn foobar(mut f: F)
where F: FnMut(i32) -> i32
{
let tmp = f(2);
println!("{}", f(tmp));
}
fn main() {
let mut acc = 2;
foobar(|x| {
acc += 1;
x * acc
});
}
// output: 24
这些闭包不能传递给期待 Fn 的函数：
fn foobar(f: F)
where F: Fn(i32) -> i32
{
println!("{}", f(f(2)));
}
fn main() {
let mut acc = 2;
foobar(|x| {
acc += 1;
// error: cannot assign to `acc`, as it is a
// captured variable in a `Fn` closure.
// the compiler suggests "changing foobar
// to accept closures that implement `FnMut`"
x * acc
});
}
FnOnce 闭包只能调用一次。它们的存在是因为一些闭包移出了捕获时移动的变量：
fn foobar(f: F)
where F: FnOnce() -> String
{
println!("{}", f());
}
fn main() {
let s = String::from("alright");
foobar(move || s);
// `s` was moved into our closure, and our
// closures moves it to the caller by returning
// it. Remember that `String` is not `Copy`.
}
这是自然地强制执行的，因为 FnOnce 闭包需要移动才能被调用。
以下例子是无效的：
fn foobar(f: F)
where F: FnOnce() -> String
{
println!("{}", f());
println!("{}", f());
// error: use of moved value: `f`
}
而且，如果你需要有说服力的证明我们的关闭确实会发生变化，这也是非法的：
fn main() {
let s = String::from("alright");
foobar(move || s);
foobar(move || s);
// use of moved value: `s`
}
不过这样是正常的：
fn main() {
let s = String::from("alright");
foobar(|| s.clone());
foobar(|| s.clone());
}
下面是一个包含两个参数的闭包：
fn foobar(x: i32, y: i32, is_greater: F)
where F: Fn(i32, i32) -> bool
{
let (greater, smaller) = if is_greater(x, y) {
(x, y)
} else {
(y, x)
};
println!("{} is greater than {}", greater, smaller);
}
fn main() {
foobar(32, 64, |x, y| x > y);
}
以下是一个闭包，但忽略了它的两个参数：
fn main() {
foobar(32, 64, |_, _| panic!("Comparing is futile!"));
}
下面是一个有点令人担忧的闭包：
fn countdown(count: usize, tick: F)
where F: Fn(usize)
{
for i in (1..=count).rev() {
tick(i);
}
}
fn main() {
countdown(3, |i| println!("tick {}...", i));
}
// output:
// tick 3...
// tick 2...
// tick 1...
下面是一个 toilet 闭包：
fn main() {
countdown(3, |_| ());
}
之所以这么叫是因为 |_| () 看起来像个厕所（toilet ）。
任何可迭代的东西都可以在 for in 循环中使用。
我们刚刚看到一个 range 被使用，但是它也适用于一个 Vec：
fn main() {
for i in vec![52, 49, 21] {
println!("I like the number {}", i);
}
}
或者切片：
fn main() {
for i in &[52, 49, 21] {
println!("I like the number {}", i);
}
}
// output:
// I like the number 52
// I like the number 49
// I like the number 21
或者是迭代器：
fn main() {
// note: `&str` also has a `.bytes()` iterator.
// Rust's `char` type is a "Unicode scalar value"
for c in "rust".chars() {
println!("Give me a {}", c);
}
}
// output:
// Give me a r
// Give me a u
// Give me a s
// Give me a t
即使迭代的项目被 filter、map 或 flat：
fn main() {
for c in "SuRPRISE INbOUND"
.chars()
.filter(|c| c.is_lowercase())
.flat_map(|c| c.to_uppercase())
{
print!("{}", c);
}
println!();
}
// output: UB
你可以从函数返回一个闭包：
fn make_tester(answer: String) -> impl Fn(&str) -> bool {
move |challenge| {
challenge == answer
}
}
fn main() {
// you can use `.into()` to perform conversions
// between various types, here `&'static str` and `String`
let test = make_tester("hunter2".into());
println!("{}", test("******"));
println!("{}", test("hunter2"));
}
你甚至可以将对某个函数参数的引用移动到它返回的闭包中：
fn make_tester<'a>(answer: &'a str) -> impl Fn(&str) -> bool + 'a {
move |challenge| {
challenge == answer
}
}
fn main() {
let test = make_tester("hunter2");
println!("{}", test("*******"));
println!("{}", test("hunter2"));
}
// output:
// false
// true
或者，用省略的生命周期：
fn make_tester(answer: &str) -> impl Fn(&str) -> bool + '_ {
move |challenge| {
challenge == answer
}
}
总结
以上就是这个 30 分钟教程的全部内容。作者认为，通过以上的学习，你应该能够阅读网上找到的大部分 Rust 代码了。
读 Rust 代码和写 Rust 代码很不一样。一方面，你不是读一个问题的解决方案，而是实际解决它；另一方面，Rust 编译器很强大，可以给你很多帮助。
对于这篇教程中故意的错误代码，Rust 编译器总是能非常好的提示你，同时给你很好的建议。
原文链接：https://fasterthanli.me/articles/a-half-hour-to-learn-rust
Rust 编程指北编译，非直接翻译。
实话说，这个教程不可能 30 分钟学完，即使学完了，肯定也没入门。不过通过这些代码，自己动手实践，对学习 Rust 还是有帮助的！
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