​半小时入门Rust，这是一篇Rust代码风暴 机器之心报道参与：思、Jamin 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 integerx = 42; // there's i8, i16, i32, i64, i128// also u8, u16, u32, u64, u128 for unsignedlet 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 constantlet _ = 42; // this calls `get_thing` but throws away its resultlet _ = 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： usestd::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;usestd::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 thingsuse 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 4let 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 typelet 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` is borrowed for the time of the call print_number( // `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( invert( // `n is borrowed mutably - everything is explicit print_number(} Copy 这类标记型的traits并不带有方法： // note: `Copy` requires that `Clone` is implemented tooimpl 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. 看上去，整篇教程都在使用大量代码解释 Rust 的各种语句与用法。可能我们会感觉博客结构不是太明确，但是实例驱动的代码学习确实更加高效。尤其是对于那些有一些编程基础的同学，他们可以快速抓住 Rust 语言的特点与逻辑。 最后，这篇文章并没有展示博客所有的内容，如果读者想真正入门 Rust 语言，推荐可以查阅原博客。 原文地址：https://fasterthanli.me/blog/2020/a-half-hour-to-learn-rust/ 本文为机器之心编译，转载请联系本公众号获得授权。 ?------------------------------------------------加入机器之心（全职记者 / 实习生）：hr@jiqizhixin.com投稿或寻求报道：content@jiqizhixin.com广告 & 商务合作：bd@jiqizhixin.com