半小时入门Rust，这是一篇Rust代码风暴

【金融特辑】光大银行科技部DBA女神带你从0到1揭秘MGR

据说很多开发者一天入门 Python，两天上手 Go，但到了 Rust 就会发现画风隐约有些不对。它从语法到特性，似乎都要复杂一些。本文介绍的就是 Rust，作者表示，通过解析大量代码，「半个小时」就能入门 Rust。

Rust 是一门系统编程语言，专注于安全，尤其是并发安全。它支持函数式和命令式以及泛型等编程范式的多范式语言，且 TensorFlow 等深度学习框架也把它作为一个优秀的前端语言。

Rust 在语法上和 C、C++类似，都由花括弧限定代码块，并有相同的控制流关键字，但 Rust 设计者想要在保证性能的同时提供更好的内存安全。Rust 自 2016 年就已经开源了，在各种开发者调查中，它也总能获得「最受欢迎的语言」这一称赞，目前该开源项目已有 42.9K 的 Star 量。

机器之心的读者大多数都非常熟悉 Python，而 Rust 就没那么熟悉了。在 Amos 最近的一篇博文中，他表示如果阅读他的作品，我们半个小时就能入门 Rust。因此在这篇文章中，我们将介绍该博文的主要内容，它并不关注于 1 个或几个关键概念，相反它希望通过代码块纵览 Rust 的各种特性，包括各种关键词与符号的意义。

在 HackNews 上，很多开发者表示这一份入门教程非常实用，Rust 的入门门槛本来就比较高，如果再介绍各种复杂的概念与特性，很容易出现「从入门到劝退」。因此这种从实例代码出发的教程，非常有意义。

从变量说起

let 能绑定变量：

let x; // declare "x" 
 
x = 42; // assign 42 to "x" 
 
let x = 42; // combined in one line 

可以使用 ：来制定变量的数据类型，以及数据类型注释：

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 
 
let x: i32 = 42; // combined in one line 

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 

下划线表示特殊的命名，或者更确切地说是「缺失的命名」，它和 Python 的用法有点像：

// this does *nothing* because 42 is a constant 
 
let _ = 42; 
 
// this calls `get_thing` but throws away its result 
 
let _ = get_thing(); 

以下划线开头的命名是常规命名，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; 

相同命名的单独绑定是可行的，第一次绑定的变量会取消：

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，可以将其看作是「不同数据类型值的定长集合」。

let pair = ('a', 17); 
 
pair.0; // this is 'a' 
 
pair.1; // this is 17 

如果真的想配置 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，这意味着它们被分解成各个字段：

let (some_char, some_int) = ('a', 17); 
 
// now, `some_char` is 'a', and `some_int` is 17 

当一个函数返还一个元组时会非常有用：

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：

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：

let x = vec![1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] 
 
.iter() 
 
.map(|x| x + 3) 
 
.fold(0, |x, y| x + y); 

函数来了

fn 声明一个函数。下面是一个空函数：

fn greet() { 
 
println!("Hi there!"); 
 
} 

这是一个返还 32 位带符号整数值的函数。箭头表示返还类型：

fn fair_dice_roll() -> i32 { 
 
4 
 
} 

花括号表示了一个代码块，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，表示其计算为一个值。

// 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，这些都是等价的：

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 匹配器也是一个表达式：

fn fair_dice_roll() -> i32 { 
 
match feeling_lucky { 
 
true => 6, 
 
false => 4, 
 
} 
 
} 

Dots 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" 

或者调用对象的方法：

let nick = "fasterthanlime"; 
 
nick.len(); // this is 14 

双冒号与此类似，但可对命名空间进行操作。在此举例中，std 是一个 crate (~ a library)，cmp 是一个 module(~ a source file)，以及 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「引入范围」命名：

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」，因此可以同时导入 min 以及 max：

// 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::*; 

Types 也是命名空间和方法，它可以作为常规函数调用：

let x = "amos".len(); // this is 4 
 
let x = str::len("amos"); // this is also 4 

str 是一个基元数据类型，但在默认情况下，许多非基元数据类型也在作用域中。

// `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() 

至于为什么可行，因为 Rust 在每个模块的开头都插入了：

use std::prelude::v1::*; 

再说说结构体

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「结构体更新语法」只能发生在最后一个位置，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。例如一个有效的 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` 
 
let Vec2 { x, .. } = v; 
 
// this throws away `v.y` 

让 let 模式在 if 里可以作为条件：

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 也是条件模式，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：至少需要匹配一个条件分支。

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 
 
} 
 
} 

如果非常难实现，_ 那么可以作用一个“包罗万象”的模式：

fn print_number(n: Number) { 
 
match n.value { 
 
1 => println!("One"), 
 
2 => println!("Two"), 
 
_ => println!("{}", n.value), 
 
} 
 
} 

Type 别名

我们可以使用 type 关键字声明另一类型的别名，然后就可以像使用一个真正的类型一样使用这种类型。例如定义 Name 这种数据类型为字符串，后面就可以直接使用 Name 这种类型了。

你可以在方法中声明不同的数据类型：

struct Number { 
 
odd: bool, 
 
value: i32, 
 
} 
 
impl Number { 
 
fn is_strictly_positive(self) -> bool { 
 
self.value > 0 
 
} 
 
} 

然后就如同往常那样使用：

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，声明变量后它就就是不可变的，如下 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 
 
} 

不可变的变量声明，其内部也是不可变的，它也不能重新分配值：

fn main() { 
 
let n = Number { 
 
odd: true, 
 
value: 17, 
 
}; 
 
n = Number { 
 
odd: false, 
 
value: 22, 
 
}; // error: cannot assign twice to immutable variable `n` 
 
} 

mut 可以使变量声明变为可变的：

fn main() { 
 
let mut n = Number { 
 
odd: true, 
 
value: 17, 
 
} 
 
n.value = 19; // all good 
 
} 

Traits 描述的是多种数据类型的共同点：

trait Signed { 
 
fn is_strictly_negative(self) -> bool; 
 
} 

我们可以在我们定义的 Type 类型中定义 Traits：

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" 
 
} 

外部类型（foreign type）中定义的 Trait：

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" 
 
} 

impl 模块通常会带有一个 Type 类型，所以在模块内，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traits只是作为标记，它们并不是说 Type 类型实现了某些方法，它只是表明某些东西能通过Type类型完成。例如，i32 实现了Copy，那么以下代码就是可行的：

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 的结构体并不能用于 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 Work：

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` 
 
} 

但是如果print_number有一个不可变reference，那么 Copy 就是可行的：

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 
 
} 

如果函数采用了可变reference，那也是可行的，只不过需要在变量声明中带上 mut。

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); 
 
} 

Copy 这类标记型的traits并不带有方法：

// 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 仍然可以用于：

fn main() { 
 
let n = Number { odd: true, value: 51 }; 
 
let m = n.clone(); 
 
let o = n.clone(); 
 
} 

但是Number的值将不会再移除：

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. 
 
} 

有一些traits很常见，它们可以通过使用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.