rust学习-初识rust

什么是 Rust？

Rust 是一种系统编程语言，由 Mozilla 研究院开发并于 2012年首次发布。它旨在提供内存安全、并发安全和零成本抽象的特性，同时保持高性能。Rust 的设计目标是替代 C++在系统编程中的地位，特别是在需要高性能和安全性的场景中

Rust 的特点

1. 内存安全：Rust 通过其所有权系统（Ownership System）和借用检查器（Borrow Checker）来保证内存安全，避免常见的内存错误如空指针、悬空指针和数据竞争
2. 零成本抽象：Rust 可使用高级抽象，而不需要为此付出运行时性能的代价。这使得代码既安全又高效
3. 并发安全：Rust 的类型系统和所有权模型确保了并发代码的安全性，避免数据竞争
4. 跨平台支持：Rust 可以在多种平台上运行，包括 Linux、Windows、macOS 等
5. 社区和生态：Rust 有一个活跃的开源社区，提供了丰富的库和工具，形成了强大的生态系统

什么是 Cargo？

Cargo 是 Rust 的包管理器和构建系统。它负责管理项目的依赖、编译代码、运行测试以及发布包。Cargo 使得 Rust项目的管理变得更加简单和高效

Cargo 的主要功能

1. 项目创建：Cargo 可快速创建一个新的 Rust 项目
2. 依赖管理：Cargo 可自动下载和管理项目所需的依赖库
3. 构建系统：Cargo 负责编译项目，并处理所有的编译选项和优化
4. 测试运行：Cargo 可以运行项目的单元测试和集成测试
5. 发布管理：Cargo 可以将项目打包并发布到 crates.io（Rust 的官方包仓库）

使用 Cargo 创建和管理项目

1. 安装 Rust 和 Cargo
   首先需要安装 Rust 和 Cargo。可以通过以下命令安装：

curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh

安装完成后，Rust 和 Cargo 将会自动安装到你的系统中

2. 创建新项目
   可通过以下命令创建一个新的项目：

cargo new hello_world

这条命令会创建一个名为 hello_world 的目录，并在其中生成一个新的 Rust 项目

生成的项目结构如下：

hello_world/
├── Cargo.toml
└── src
    └── main.rs

• Cargo.toml 是项目的配置文件，包含了项目的基本信息和依赖
• src/main.rs 是项目的主代码文件，默认包含一个简单的 “Hello, world!” 程序

3. 构建和运行项目
   在项目目录中，可以使用以下命令来构建和运行项目：

cargo build

这条命令会编译项目，并在 target/debug 目录下生成可执行文件

要运行项目，可以使用：

cargo run

这条命令会先编译项目（如果代码有变化），然后运行生成的可执行文件

4. 添加依赖
   Rust 项目通常依赖于外部的库，可以在 Cargo.toml 文件中添加依赖项。例如，假设若想要使用 rand 库来生成随机数，可以在 Cargo.toml 中添加以下内容：

[dependencies]
rand = "0.8"

保存文件后，运行 cargo build，Cargo 会自动从 crates.io 下载并编译 rand 库

5. 运行测试
   Rust 内置了对单元测试的支持，可以在代码中编写测试函数，并使用 Cargo 运行这些测试
   例如，在 src/main.rs 中添加一个简单的测试：

#[cfg(test)]
mod tests {
    #[test]
    fn it_works() {
        assert_eq!(2 + 2, 4);
    }
}

然后运行测试：

cargo test

Cargo 会自动查找并运行所有的测试函数

6. 发布项目
   当准备好发布项目时，可以使用 cargo build --release 来生成优化的构建版本：

cargo build --release

生成的可执行文件将位于 target/release 目录下，并且经过了充分的优化，适合用于生产环境

Cargo.toml 文件详解

Cargo.toml 是 Cargo 的配置文件，包含了项目的基本信息和依赖项。以下是 Cargo.toml 的一个示例：

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

[dependencies]
rand = "0.8"

[build-dependencies]
cc = "1.0"

[dev-dependencies]
tempfile = "3.1"

[features]
default = []

[profile.dev]
opt-level = 1

[profile.release]
opt-level = 3

• [package]：定义了项目的基本信息，如项目名称、版本号和使用的 Rust 版本
• [dependencies]：列出了项目所依赖的外部库及其版本号
• [build-dependencies]：列出了构建项目时所需的依赖库
• [dev-dependencies]：列出了仅在开发环境中使用的依赖库，例如测试工具
• [features]：用于定义项目的功能特性，可以在编译时启用或禁用某些功能
• [profile.dev] 和 [profile.release]：定义了不同构建配置下的编译选项

常用 Cargo 命令

• cargo new ：创建一个新项目
• cargo build：编译项目
• cargo run：编译并运行项目
• cargo test：运行项目的测试
• cargo check：检查代码的语法和类型，但不进行编译
• cargo update：更新项目的依赖
• cargo doc：生成项目的文档
• cargo publish：将项目发布到 crates.io

什么是 Rustup？

Rustup 是 Rust 的官方工具链管理工具。可轻松地安装、管理和切换不同版本的 Rust编译器（rustc）和相关的工具链。Rustup 是 Rust 生态系统的重要组成部分，它使得开发者能够在不同的 Rust版本之间无缝切换，并且能够轻松地安装和管理 Rust 的工具链

Rustup 的主要功能

1. 安装 Rust：Rustup 是安装 Rust 的推荐方式。它不仅可以安装 Rust 编译器，还可以安装 Cargo、Rust 文档和其他工具
2. 管理工具链：Rustup 可安装和管理多个 Rust 工具链。你可以轻松地在稳定版、测试版和 nightly 版之间切换
3. 更新 Rust：Rustup 可以自动检查并更新 Rust 工具链到最新版本
4. 跨平台支持：Rustup 支持多种操作系统，包括 Linux、Windows 和 macOS
5. 自定义工具链：Rustup 可安装自定义的工具链，例如针对特定目标平台的工具链

安装 Rustup

curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh

这条命令会下载并运行 Rustup 的安装脚本，安装过程中，可选择默认的安装选项，或者根据需要进行自定义配置
安装完成后，Rustup 会自动将 Rust 工具链添加到对应的系统路径中

验证安装

安装完成后，可以通过以下命令验证 Rust 和 Rustup 是否安装成功：

rustc --version
cargo --version
rustup --version

这些命令会分别输出 Rust 编译器、Cargo 和 Rustup 的版本信息

使用 Rustup 管理工具链

1. 安装不同的工具链
   Rustup 可安装多个 Rust 工具链。可以通过以下命令安装不同的工具链：

• 稳定版（Stable）：这是 Rust 的稳定版本，适合大多数生产环境

rustup toolchain install stable

• 测试版（Beta）：这是 Rust 的测试版本，包含了即将发布的稳定版功能

rustup toolchain install beta

• Nightly 版：这是 Rust 的每日构建版本，包含了最新的功能和实验性特性

rustup toolchain install nightly

2. 切换工具链
   可以使用 rustup default 命令来切换默认的工具链。例如，切换到 nightly 版：

rustup default nightly

可以在特定项目中使用不同的工具链，而不影响全局默认设置。例如，在项目目录中运行：

rustup override set nightly

这条命令会为当前项目设置 nightly 工具链

3. 列出已安装的工具链
   可以使用以下命令列出所有已安装的工具链：

rustup toolchain list

4. 更新工具链
   Rustup 可以自动检查并更新已安装的工具链。可以通过以下命令更新所有工具链：

rustup update

5. 卸载工具链
   如果不再需要某个工具链，可以使用以下命令卸载它：

rustup toolchain uninstall nightly

使用 Rustup 管理目标平台

Rustup 可为不同的目标平台安装和配置工具链。例如可为交叉编译安装目标平台的工具链

1. 添加目标平台
   可以使用以下命令为目标平台添加工具链。例如，为 x86_64-unknown-linux-musl 目标平台添加工具链：

rustup target add x86_64-unknown-linux-musl

2. 列出已安装的目标平台
   可以使用以下命令列出所有已安装的目标平台：

rustup target list

3. 移除目标平台
   如果不再需要某个目标平台，可以使用以下命令移除它：

rustup target remove x86_64-unknown-linux-musl

使用 Rustup 管理组件

Rustup 可安装和管理 Rust 的组件，例如 rust-docs、rust-src 和 clippy

1. 安装组件
   可以使用以下命令安装组件。例如，安装 rust-docs 组件：

rustup component add rust-docs

2. 列出已安装的组件
   可以使用以下命令列出所有已安装的组件：

rustup component list

3. 移除组件
   如果不再需要某个组件，可以使用以下命令移除它：

rustup component remove rust-docs

使用 Rustup 管理配置文件

Rustup 可管理不同的配置文件，例如 default、minimal 和 complete。这些配置文件定义了安装 Rust时包含的组件

1. 查看当前配置文件
   可以用下命令查看当前的配置文件：

rustup show profile

2. 切换配置文件
   可以使用以下命令切换配置文件。例如，切换到 minimal 配置文件：

rustup set profile minimal