"深入理解Rust程序设计语言(第二版)：全面掌握Rust的核心概念和应用实践"

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《Rust 程序设计语言(第二版)》是由Steve Klabnik和Carol Nichols合著的一本关于Rust编程语言的权威指南。Rust是一种系统级编程语言，被设计成安全、并发和高效的。本书旨在帮助读者深入了解Rust语言的特性和用法，帮助他们成为优秀的Rust程序员。本书首先介绍了Rust语言的基本概念和语法。读者将学习如何定义变量、使用数据类型、编写函数等基本知识。接着，本书深入讲解了Rust的所有权系统和借用规则。Rust的所有权系统是其最重要的特色之一，能够避免内存泄漏和数据竞争问题。学习者将掌握如何合理地管理内存并避免常见的缺陷。随后，本书介绍了Rust的并发编程模型。Rust内置了对并发编程的支持，其通过线程和消息传递来实现。读者将学习如何创建线程、发送消息以及处理并发情况。同时，本书还讨论了Rust的错误处理机制和模式匹配功能。这些特性使得Rust能够更加安全和可靠地处理错误，并让编程变得更加简洁和高效。此外，本书还介绍了Rust的标准库和常用工具。标准库提供了丰富的API，包括文件操作、网络编程、数据结构等。学习者将掌握如何使用标准库来完成常见任务，并了解标准库中一些重要的模块和函数。同时，本书还介绍了Cargo工具，它是Rust的包管理器和构建工具，能够帮助开发者轻松管理依赖和构建项目。最后，本书还涵盖了一些高级主题，如宏、trait和泛型等。这些内容将帮助读者更好地理解Rust语言的设计思想和哲学。通过学习这些高级主题，读者将能够编写更加高效和灵活的Rust代码，并且深入理解Rust程序设计的原理和方法。总的来说，《Rust 程序设计语言(第二版)》是一本全面且深入的Rust编程指南。无论是初学者还是有一定经验的程序员，都能从中获得丰富的知识和经验。通过本书的学习，读者将能够掌握Rust语言的核心概念和技术，成为一名优秀的Rust程序员。如果你对Rust编程感兴趣，那么这本书绝对不容错过！

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编写猜猜看游戏

ch02-00-guessing-game-tutorial.md

commit a86c1d315789b3ca13b20d50ad5005c62bdd9e37

让我们一起动手完成一个项目，来快速上手 Rust！本章将介绍 Rust 中一些常用概念，并通过真实的程序来展示如

何运用它们。你将会学到 let 、 match 、方法、关联函数、外部 crate 等知识！后续章节会深入探讨这些概念的细

节。在这一章，我们将做基础练习。

我们会实现一个经典的新手编程问题：猜猜看游戏。它是这么工作的：程序将会随机生成一个 1 到 100 之间的随

机整数。接着它会请玩家猜一个数并输入，然后提示猜测是大了还是小了。如果猜对了，它会打印祝贺信息并退

出。

准备一个新项目

要创建一个新项目，进入第一章中创建的 projects 目录，使用 Cargo 新建一个项目，如下：

$ cargo new guessing_game

$ cd guessing_game

第一个命令， cargo new ，它获取项目的名称（ guessing_game ）作为第一个参数。第二个命令进入到新创建的项目

目录。

看看生成的 Cargo.toml 文件：

文件名: Cargo.toml

[package]

name = "guessing_game"

version = "0.1.0"

authors = ["Your Name <you@example.com>"]

[dependencies]

如果 Cargo 从环境中获取的开发者信息不正确，修改这个文件并再次保存。

正如第一章那样， cargo new 生成了一个 “Hello, world!” 程序。查看 src/main.rs 文件：

文件名: src/main.rs

fn main() {

println!("Hello, world!");

}

现在使用 cargo run 命令，一步完成 “Hello, world!” 程序的编译和运行：

$ cargo run

Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)

Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.50 secs

Running `target/debug/guessing_game`

Hello, world!

let mut guess = String::new();

现在程序开始变得有意思了！这一小行代码发生了很多事。注意这是一个 let 语句，用来创建变量

（variable）。这里是另外一个例子：

let foo = bar;

这行代码新建了一个叫做 foo 的变量并把它绑定到值 bar 上。在 Rust 中，变量默认是不可变的。我们将会在第

三章的 “变量与可变性” 部分详细讨论这个概念。下面的例子展示了如何在变量名前使用 mut 来使一个变量可变：

let foo = 5; // 不可变

let mut bar = 5; // 可变

注意： // 语法开始一个注释，持续到行尾。Rust 忽略注释中的所有内容，第三章将会详细介绍注释。

让我们回到猜猜看程序中。现在我们知道了 let mut guess 会引入一个叫做 guess 的可变变量。等号（ = ）的右

边是 guess 所绑定的值，它是 String::new 的结果，这个函数会返回一个 String 的新实例。 String 是一个标准

库提供的字符串类型，它是 UTF-8 编码的可增长文本块。

::new 那一行的 :: 语法表明 new 是 String 类型的一个关联函数（associated function）。关联函数是针对类

型实现的，在这个例子中是 String ，而不是 String 的某个特定实例。一些语言中把它称为静态方法（static

method）。

new 函数创建了一个新的空字符串，你会发现很多类型上有 new 函数，因为它是创建类型实例的惯用函数名。

总结一下， let mut guess = String::new(); 这一行创建了一个可变变量，当前它绑定到一个新的 String 空实例

上。

回忆一下，我们在程序的第一行使用 use std::io; 从标准库中引入了输入/输出功能。现在调用 io 的关联函数

stdin ：

io::stdin().read_line(&mut guess)

.expect("Failed to read line");

如果程序的开头没有 use std::io 这一行，可以把函数调用写成 std::io::stdin 。 stdin 函数返回一个

std::io::Stdin 的实例，这代表终端标准输入句柄的类型。

代码的下一部分， .read_line(&mut guess) ，调用 read_line 方法从标准输入句柄获取用户输入。我们还向

read_line() 传递了一个参数： &mut guess 。

read_line 的工作是，无论用户在标准输入中键入什么内容，都将其存入一个字符串中，因此它需要字符串作为参

数。这个字符串参数应该是可变的，以便 read_line 将用户输入附加上去。

& 表示这个参数是一个引用（reference），它允许多处代码访问同一处数据，而无需在内存中多次拷贝。引用是

一个复杂的特性，Rust 的一个主要优势就是安全而简单的操纵引用。完成当前程序并不需要了解如此多细节。现

在，我们只需知道它像变量一样，默认是不可变的。因此，需要写成 &mut guess 来使其可变，而不是 &guess 。

（第四章会更全面的解释引用。）

使用 Result 类型来处理潜在的错误

我们还没有完全分析完这行代码。虽然这是单独一行代码，但它是一个逻辑行（虽然换行了但仍是一个语句）的第

一部分。第二部分是这个方法：

.expect("Failed to read line");

当使用 .foo() 语法调用方法时，通过换行加缩进来把长行拆开是明智的。我们完全可以这样写：

io::stdin().read_line(&mut guess).expect("Failed to read line");

不过，过长的行难以阅读，所以最好拆开来写，两个方法调用占两行。现在来看看这行代码干了什么。

之前提到了 read_line 将用户输入附加到传递给它的字符串中，不过它也返回一个值——在这个例子中是

io::Result 。Rust 标准库中有很多叫做 Result 的类型。一个 Result 泛型以及对应子模块的特定版本，比如

io::Result 。

Result 类型是枚举（enumerations），通常也写作 enums。枚举类型持有固定集合的值，这些值被称为枚举的

成员（variants）。第六章将介绍枚举的更多细节。

Result 的成员是 Ok 和 Err ， Ok 成员表示操作成功，内部包含成功时产生的值。 Err 成员则意味着操作失

败，并且包含失败的前因后果。

这些 Result 类型的作用是编码错误处理信息。 Result 类型的值，像其他类型一样，拥有定义于其上的方

法。 io::Result 的实例拥有 expect 方法。如果 io::Result 实例的值是 Err ， expect 会导致程序崩溃，并显示

当做参数传递给 expect 的信息。如果 read_line 方法返回 Err ，则可能是来源于底层操作系统错误的结果。如

果 io::Result 实例的值是 Ok ， expect 会获取 Ok 中的值并原样返回。在本例中，这个值是用户输入到标准输

入中的字节数。

如果不调用 expect ，程序也能编译，不过会出现一个警告：

$ cargo build

Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)

warning: unused `std::result::Result` which must be used

--> src/main.rs:10:5

10 | io::stdin().read_line(&mut guess);

| ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

= note: #[warn(unused_must_use)] on by default

Rust 警告我们没有使用 read_line 的返回值 Result ，说明有一个可能的错误没有处理。

消除警告的正确做法是实际编写错误处理代码，不过由于我们就是希望程序在出现问题时立即崩溃，所以直接使用

expect 。第九章会学习如何从错误中恢复。

使用 println! 占位符打印值

除了位于结尾的大括号，目前为止就只有这一行代码值得讨论一下了，就是这一行：

println!("You guessed: {}", guess);

这行代码打印存储用户输入的字符串。第一个参数是格式化字符串，里面的 {} 是预留在特定位置的占位符。使

用 {} 也可以打印多个值：第一对 {} 使用格式化字符串之后的第一个值，第二对则使用第二个值，依此类推。

调用一次 println! 打印多个值看起来像这样：

let x = 5;

let y = 10;

println!("x = {} and y = {}", x, y);

这行代码会打印出 x = 5 and y = 10 。

测试第一部分代码

让我们来测试下猜猜看游戏的第一部分。使用 cargo run 运行：

$ cargo run

Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)

Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53 secs

Running `target/debug/guessing_game`

Guess the number!

Please input your guess.

You guessed: 6

至此为止，游戏的第一部分已经完成：我们从键盘获取输入并打印了出来。

生成一个秘密数字

接下来，需要生成一个秘密数字，好让用户来猜。秘密数字应该每次都不同，这样重复玩才不会乏味；范围应该在

1 到 100 之间，这样才不会太困难。Rust 标准库中尚未包含随机数功能。然而，Rust 团队还是提供了一个 rand

crate。

使用 crate 来增加更多功能

记住，crate 是一个 Rust 代码包。我们正在构建的项目是一个二进制 crate，它生成一个可执行文件。 rand

crate 是一个库 crate，库 crate 可以包含任意能被其他程序使用的代码。

Cargo 对外部 crate 的运用是其真正闪光的地方。在我们使用 rand 编写代码之前，需要修改 Cargo.toml 文件，

引入一个 rand 依赖。现在打开这个文件并在底部的 [dependencies] 片段标题之下添加：

文件名: Cargo.toml

[dependencies]

rand = "0.3.14"

在 Cargo.toml 文件中，标题以及之后的内容属同一个片段，直到遇到下一个标题才开始新的片段。 [dependencies]

片段告诉 Cargo 本项目依赖了哪些外部 crate 及其版本。本例中，我们使用语义化版本 0.3.14 来指定 rand

crate。Cargo 理解语义化版本（Semantic Versioning）（有时也称为 SemVer），这是一种定义版本号的标

准。 0.3.14 事实上是 ^0.3.14 的简写，它表示 “任何与 0.3.14 版本公有 API 相兼容的版本”。

现在，不修改任何代码，构建项目，如示例 2-2 所示：

$ cargo build

Updating registry `https://github.com/rust-lang/crates.io-index`

Downloading rand v0.3.14

Downloading libc v0.2.14

Compiling libc v0.2.14

Compiling rand v0.3.14

Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)

Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53 secs

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