Rust语言入门教程(一) - 简介及Cargo使用

Rust编程入门

为什么学习Rust

我本人是一个DevOps工程师，并不是专职的开发人员，但需要了解各种各样的语言的基本知识和特性，以便在不同的项目中帮助开发人员设计软件架构，部署流程以及进行错误排查和调试。但是对任何新生的优秀事物保持足够的好奇心，往往会给我们更多的机会，并产生新的思想火花，让我们先走马观花的看一看Rust是什么样子，说不定你就会对它产生浓厚的兴趣。

如果你决定了要学习这门语言，那么至少应该运用你所学的知识进行一些小的练习，甚至用它来写一个自己的项目。由于Rust的学习曲线还是比较陡峭，因此在实践中总结并进步是十分重要的。
如上图所示，也许你的代码通过编译都需要花费很大的力气，而这就要求你对Rust的基础知识掌握牢固，否则这样陡峭的学习曲线很容易让初学者从入门到放弃。

Rust的简介及历史

Rust是一门系统编程语言，它提供了一些优秀的特性：

• 内存安全： 在编译阶段就保证了内存的安全；
• 无畏并发： 由于更优秀的安全性，所以在进行并发编程时更加无所畏惧，因为所有的不安全因素都会在编译时被发现；
• 快速：由于零成本的抽象和其他优秀特性，Rust具有惊人的运行速度和性能；

相比之下， 一些高级语言如Ruby和Python虽然可以保证内存安全， 但是却很难做到高并发和高性能。 一些系统编程语言如C语言和C++, 虽然可以获得高性能，以及一定程度上的高并发，但是却总是被内存安全问题所困扰。

Rust起源于2006年，最初是Mozilla公司的一名雇员Graydon Hoare的个人项目。 Mozilla公司从2009年开始赞助Rust的开发， 并于2015年首次发布了Rust的1.0版本。因此， Rust至今（2023）已经有8年的历史了，并且还有9年的孵化期。相比之下， C++已经有38年的历史， 而C语言已经有48年的历史了。

Mozilla赞助Rust的原因正是因为受够了C++的内存安全问题，而想要寻找一种更好的语言来开发Firefox浏览器。 2017年发布的Firefox quantum就是用Rust重写的， 它的运行速度是以前版本的两倍多，而且使用中出现的bug大大的减少了。目前在Firefox的代码中约有150多万行的代码是Rust编写的。

Cargo

Cargo是一个非常好用的Rust工具，在我们学习并使用Rust的过程中，Cargo会贯穿始终。

• Cargo = Package Manager。一门系统编程语言， Rust居然会有专门的包管理器，这不得不让人惊喜。Cargo可以用于查找，安装并管理我们需要使用的Rust包;
• Cargo = Build System。没有什么Makefile, Cargo就是Rust的Build System;
• Cargo = Test Runner. 直接使用Cargo运行测试；
• Cargo = Doc Generator. 用Cargo生成文档；

Cargo集成了其他各种工具的优点和功能，如npm, pip, bundler, make.

创建第一个Rust项目

假设你已经安装好了Rust， 现在你就可以用Cargo命令来创建一个Rust项目。

cargo new hello

将会看到下面的输出和目录结构：

可以看到， Cargo为我们创建了一个名为hello的目录， 里面包含：

• 一个toml格式（Tom’s obvious minimal language）的项目配置文件；
• 源代码目录src, 里面包含main.rs文件，是程序运行的入口, 可见Rust的源代码文件后缀是.rs；

现在我们来看一下Cargo.toml这个项目配置文件：

[Package]
name = "hello"      
version = "0.1.0"
authors = ["Nathan Stocks "]
edition = "2018"

[dependencies]

其中：

• name: 项目的名称， 与目录名称和Git Repo的名称都无关；
• version: 项目的当前版本号， 格式是Semantic Versioning
• authors: 项目作者， 是一组名字加email地址， Cargo会自动从一些可能的位置查找这个值并自动填入， 比如在你的Git Config文件中就很可能有这个信息；
• editipn: 应该是最新的版本（2018), 如果Cargo没有自动生成这一行的话，说明你的rust版本较低，你应该运行rustup update升级你的Rust版本；
• dependencies: 项目所需的依赖包，后面的章节中再细说；

再来看一下main.rs的内容：

fn main {
	println!("Hello, world!");
}

Cargo已经为我们编写了一个Hello world示例代码，我们可以直接运行。

可以看到， Cargo会先编译代码，并运行出执行结果，在终端打印出Hello, world! 如果我们再运行一次代码，将会出现下面的输出：
由于我们的代码并没有变化，所以第二次运行的输出中可以看到Cargo并没有对代码进行重新编译。

当我们运行上述命令时，实际上Cargo已经构建了一个可执行文件并运行，它的位置是：

target/debug/hello

这个目录下会存放Cargo构建的所有产物，因此在.gitignore文件中应该加入这个目录，以防这些构建产物提交到git仓库中。我们可以直接运行这个可执行文件， 得到与cargo run同样的结果：

我们注意到， hello这个可执行文件在debug目录下， 这是因为默认情况下， Cargo会以debug模式编译我们的代码，如果想不以debug模式编译，则需要加上--release参数,
这样的话，大多数代码执行的速度会更快，但编译的时间可能会更长，构建产物会保存在target/release/目录下。

小结

本章介绍了Rust语言的历史和主要特性，以及如何用Cargo进行一个Demo项目的创建和运行。下节会介绍Rust语言的一些基础概念及使用，如变量，作用域等。