Rust权威指南
目 录
第1章 入门指南 1
安装 1
在Linux或macOS环境中安装Rust 2
在Windows环境中安装Rust 3
更新与卸载 4
常见问题 4
本地文档 4
Hello, World! 5
创建一个文件夹 5
查看完整
第1章 入门指南 1
安装 1
在Linux或macOS环境中安装Rust 2
在Windows环境中安装Rust 3
更新与卸载 4
常见问题 4
本地文档 4
Hello, World! 5
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Steve Klabnik，Rust文档团队负责人，Rust核心开发者之一，Rust布道者及高产的开源贡献者，此前致力于Ruby等项目的开发。Carol Nichols，Rust核心团队成员，i32、LLC联合构建者，Rust Belt Rust会议组织者。毛靖凯，游戏设计师，一直专注于游戏领域研发，曾负责设计和维护了多个商业游戏的基础框架。业余时间活跃于Rust开源社区，并尝试使用Rust来解决游戏领域中的诸多问题。唐刚，资深开发者，Rustcc社区创始人和维护者之一。目前就职于Cdot Network。使用Rust从事区块链共识协议的开发工作。沙渺，嵌入式开发者，国内Rust语言社区和Raspberry Pi（树莓派）开发社区早期参与者。负责维护多个RISC-V架构硬件平台的基础函数库。
本书由Rust核心开发团队编写而成，由浅入深地探讨了Rust语言的方方面面。从学习函数、选择数据结构及绑定变量入手，逐步介绍所有权、trait、生命周期、安全保证等高级概念，模式匹配、错误处理、包管理、函数式特性、并发机制等实用工具，以及两个完整的项目开发实战案例。 作为开源的系统级编程语言，Rust可以帮助你编写出更为快速且更为可靠的软件，在给予开发者底层控制能力的同时，通过深思熟虑的工程设计避免了传统语言带来的诸多麻烦。 本书被视为Rust开发工作的书目，适合所有希望评估、入门、提高和研究Rust语言的软件开发人员阅读。
目 录
第1章 入门指南 1
安装 1
在Linux或macOS环境中安装Rust 2
在Windows环境中安装Rust 3
更新与卸载 4
常见问题 4
本地文档 4
Hello, World! 5
创建一个文件夹 5
编写并运行一个Rust程序 6
对这个程序的剖析 7
编译与运行是两个不同的步骤 8
Hello, Cargo! 10
使用Cargo创建一个项目 10
使用Cargo构建和运行项目 13
以Release模式进行构建 15
学会习惯Cargo 15
总结 16
第2章 编写一个猜数游戏 17
创建一个新的项目 18
处理一次猜测 19
使用变量来存储值 20
使用Result类型来处理可能失败的情况 22
通过println!中的占位符输出对应的值 24
尝试运行代码 24
生成一个保密数字 25
借助包来获得更多功能 25
生成一个随机数 28
比较猜测数字与保密数字 31
使用循环来实现多次猜测 35
在猜测成功时优雅地退出 37
处理非法输入 38
总结 40
第3章 通用编程概念 42
变量与可变性 43
变量与常量之间的不同 46
隐藏 47
数据类型 48
标量类型 49
复合类型 54
函数 58
函数参数 60
函数体中的语句和表达式 61
函数的返回值 63
注释 66
控制流 67
if表达式 67
使用循环重复执行代码 72
总结 78
第4章 认识所有权 79
什么是所有权 79
所有权规则 82
变量作用域 82
String类型 83
内存与分配 84
所有权与函数 91
返回值与作用域 92
引用与借用 94
可变引用 96
悬垂引用 99
引用的规则 101
切片 101
字符串切片 104
其他类型的切片 109
总结 109
第5章 使用结构体来组织相关联的数据 111
定义并实例化结构体 112
在变量名与字段名相同时使用简化版的字段初始化方法 114
使用结构体更新语法根据其他实例创建新实例 114
使用不需要对字段命名的元组结构体来创建不同的类型 115
没有任何字段的空结构体 116
一个使用结构体的示例程序 118
使用元组来重构代码 119
使用结构体来重构代码：增加有意义的描述信息 120
通过派生trait增加实用功能 121
方法 124
定义方法 124
带有更多参数的方法 127
关联函数 128
多个impl块 129
总结 129
第6章 枚举与模式匹配 130
定义枚举 131
枚举值 131
Option枚举及其在空值处理方面的优势 136
控制流运算符match 140
绑定值的模式 142
匹配Option＜T＞ 143
匹配必须穷举所有的可能 145
_通配符 146
简单控制流if let 146
总结 148
第7章 使用包、单元包及模块来管理日渐复杂的项目 150
包与单元包 152
通过定义模块来控制作用域及私有性 153
用于在模块树中指明条目的路径 156
使用pub关键字来暴露路径 159
使用super关键字开始构造相对路径 161
将结构体或枚举声明为公共的 162
用use关键字将路径导入作用域 165
创建use路径时的惯用模式 166
使用as关键字来提供新的名称 168
使用pub use重导出名称 169
使用外部包 170
使用嵌套的路径来清理众多use语句 171
通配符 172
将模块拆分为不同的文件 172
总结 174
第8章 通用集合类型 175
使用动态数组存储多个值 176
创建动态数组 176
更新动态数组 177
销毁动态数组时也会销毁其中的元素 177
读取动态数组中的元素 178
遍历动态数组中的值 181
使用枚举来存储多个类型的值 181
使用字符串存储UTF-8编码的文本 183
字符串是什么 183
创建一个新的字符串 184
更新字符串 185
字符串索引 188
字符串切片 191
遍历字符串的方法 192
字符串的确没那么简单 193
在哈希映射中存储键值对 193
创建一个新的哈希映射 194
哈希映射与所有权 195
访问哈希映射中的值 196
更新哈希映射 197
哈希函数 199
总结 200
第9章 错误处理 201
不可恢复错误与panic! 202
使用panic!产生的回溯信息 203
可恢复错误与Result 207
匹配不同的错误 210
失败时触发panic的快捷方式：unwrap和expect 212
传播错误 213
要不要使用panic! 219
示例、原型和测试 220
当你比编译器拥有更多信息时 220
错误处理的指导原则 221
创建自定义类型来进行有效性验证 222
总结 225
第10章 泛型、trait与生命周期 226
通过将代码提取为函数来减少重复工作 227
泛型数据类型 230
在函数定义中 230
在结构体定义中 234
在枚举定义中 236
在方法定义中 237
泛型代码的性能问题 239
trait：定义共享行为 241
定义trait 241
为类型实现trait 242
默认实现 245
使用trait作为参数 247
返回实现了trait的类型 249
使用trait约束来修复largest函数 251
使用trait约束来有条件地实现方法 254
使用生命周期保证引用的有效性 256
使用生命周期来避免悬垂引用 256
借用检查器 257
函数中的泛型生命周期 259
生命周期标注语法 260
函数签名中的生命周期标注 261
深入理解生命周期 264
结构体定义中的生命周期标注 266
生命周期省略 267
方法定义中的生命周期标注 270
静态生命周期 271
同时使用泛型参数、trait约束与生命周期 272
总结 273
第11章 编写自动化测试 274
如何编写测试 275
测试函数的构成 275
使用assert!宏检查结果 280
使用assert_eq!宏和assert_ne!宏判断相等性 284
添加自定义的错误提示信息 287
使用should_panic检查panic 289
使用Result＜T, E＞编写测试 294
控制测试的运行方式 295
并行或串行地进行测试 296
显示函数输出 296
只运行部分特定名称的测试 299
通过显式指定来忽略某些测试 301
测试的组织结构 303
单元测试 303
集成测试 305
总结 311
第12章 I/O项目：编写一个命令行程序 312
接收命令行参数 313
读取参数值 314
将参数值存入变量 316
读取文件 317
重构代码以增强模块化程度和错误处理能力 319
二进制项目的关注点分离 320
修复错误处理逻辑 325
从main中分离逻辑 330
将代码分离为独立的代码包 333
使用测试驱动开发来编写库功能 335
编写一个会失败的测试 336
编写可以通过测试的代码 339
处理环境变量 343
为不区分大小写的search函数编写一个会失败的测试 343
实现search_case_insensitive函数 345
将错误提示信息打印到标准错误而不是标准输出 349
确认错误被写到了哪里 350
将错误提示信息打印到标准错误 351
总结 352
第13章 函数式语言特性：迭代器与闭包 353
闭包：能够捕获环境的匿名函数 354
使用闭包来创建抽象化的程序行为 354
闭包的类型推断和类型标注 361
使用泛型参数和Fn trait来存储闭包 363
Cacher实现的局限性 367
使用闭包捕获上下文环境 368
使用迭代器处理元素序列 371
Iterator trait和next方法 373
消耗迭代器的方法 374
生成其他迭代器的方法 375
使用闭包捕获环境 376
使用Iterator trait来创建自定义迭代器 378
改进I/O项目 381
使用迭代器代替clone 381
使用迭代器适配器让代码更加清晰 385
比较循环和迭代器的性能 386
总结 388
第14章 进一步认识Cargo及crates.io 390
使用发布配置来定制构建 391
将包发布到crates.io上 392
编写有用的文档注释 393
使用pub use来导出合适的公共API 397
创建crates.io账户 401
为包添加元数据 401
发布到crates.io 403
发布已有包的新版本 404
使用cargo yank命令从cargo.io上移除版本 404
Cargo工作空间 405
创建工作空间 405
在工作空间中创建第二个包 407
使用cargo install从crates.io上安装可执行程序 413
使用自定义命令扩展Cargo的功能 414
总结 414
第15章 智能指针 415
使用Box＜T＞在堆上分配数据 417
使用Box＜T＞在堆上存储数据 417
使用装箱定义递归类型 418
通过Deref trait将智能指针视作常规引用 423
使用解引用运算符跳转到指针指向的值 424
把Box＜T＞当成引用来操作 425
定义我们自己的智能指针 426
通过实现Deref trait来将类型视作引用 427
函数和方法的隐式解引用转换 428
解引用转换与可变性 430
借助Drop trait在清理时运行代码 431
使用std::mem::drop提前丢弃值 433
基于引用计数的智能指针Rc＜T＞ 435
使用Rc＜T＞共享数据 436
克隆Rc＜T＞会增加引用计数 439
RefCell＜T＞和内部可变性模式 440
使用RefCell＜T＞在运行时检查借用规则 441
内部可变性：可变地借用一个不可变的值 442
将Rc＜T＞和RefCell＜T＞结合使用来实现一个拥有多重所有权的可变数据 450
循环引用会造成内存泄漏 452
创建循环引用 453
使用Weak＜T＞代替Rc＜T＞来避免循环引用 456
总结 463
第16章 无畏并发 464
使用线程同时运行代码 466
使用spawn创建新线程 467
使用join句柄等待所有线程结束 469
在线程中使用move闭包 471
使用消息传递在线程间转移数据 475
通道和所有权转移 478
发送多个值并观察接收者的等待过程 480
通过克隆发送者创建多个生产者 481
共享状态的并发 483
互斥体一次只允许一个线程访问数据 484
RefCell＜T＞/Rc＜T＞和Mutex＜T＞/Arc＜T＞之间的相似性 493
使用Sync trait和Send trait对并发进行扩展 494
t
^ 收 起
第1章 入门指南 1
安装 1
在Linux或macOS环境中安装Rust 2
在Windows环境中安装Rust 3
更新与卸载 4
常见问题 4
本地文档 4
Hello, World! 5
创建一个文件夹 5
编写并运行一个Rust程序 6
对这个程序的剖析 7
编译与运行是两个不同的步骤 8
Hello, Cargo! 10
使用Cargo创建一个项目 10
使用Cargo构建和运行项目 13
以Release模式进行构建 15
学会习惯Cargo 15
总结 16
第2章 编写一个猜数游戏 17
创建一个新的项目 18
处理一次猜测 19
使用变量来存储值 20
使用Result类型来处理可能失败的情况 22
通过println!中的占位符输出对应的值 24
尝试运行代码 24
生成一个保密数字 25
借助包来获得更多功能 25
生成一个随机数 28
比较猜测数字与保密数字 31
使用循环来实现多次猜测 35
在猜测成功时优雅地退出 37
处理非法输入 38
总结 40
第3章 通用编程概念 42
变量与可变性 43
变量与常量之间的不同 46
隐藏 47
数据类型 48
标量类型 49
复合类型 54
函数 58
函数参数 60
函数体中的语句和表达式 61
函数的返回值 63
注释 66
控制流 67
if表达式 67
使用循环重复执行代码 72
总结 78
第4章 认识所有权 79
什么是所有权 79
所有权规则 82
变量作用域 82
String类型 83
内存与分配 84
所有权与函数 91
返回值与作用域 92
引用与借用 94
可变引用 96
悬垂引用 99
引用的规则 101
切片 101
字符串切片 104
其他类型的切片 109
总结 109
第5章 使用结构体来组织相关联的数据 111
定义并实例化结构体 112
在变量名与字段名相同时使用简化版的字段初始化方法 114
使用结构体更新语法根据其他实例创建新实例 114
使用不需要对字段命名的元组结构体来创建不同的类型 115
没有任何字段的空结构体 116
一个使用结构体的示例程序 118
使用元组来重构代码 119
使用结构体来重构代码：增加有意义的描述信息 120
通过派生trait增加实用功能 121
方法 124
定义方法 124
带有更多参数的方法 127
关联函数 128
多个impl块 129
总结 129
第6章 枚举与模式匹配 130
定义枚举 131
枚举值 131
Option枚举及其在空值处理方面的优势 136
控制流运算符match 140
绑定值的模式 142
匹配Option＜T＞ 143
匹配必须穷举所有的可能 145
_通配符 146
简单控制流if let 146
总结 148
第7章 使用包、单元包及模块来管理日渐复杂的项目 150
包与单元包 152
通过定义模块来控制作用域及私有性 153
用于在模块树中指明条目的路径 156
使用pub关键字来暴露路径 159
使用super关键字开始构造相对路径 161
将结构体或枚举声明为公共的 162
用use关键字将路径导入作用域 165
创建use路径时的惯用模式 166
使用as关键字来提供新的名称 168
使用pub use重导出名称 169
使用外部包 170
使用嵌套的路径来清理众多use语句 171
通配符 172
将模块拆分为不同的文件 172
总结 174
第8章 通用集合类型 175
使用动态数组存储多个值 176
创建动态数组 176
更新动态数组 177
销毁动态数组时也会销毁其中的元素 177
读取动态数组中的元素 178
遍历动态数组中的值 181
使用枚举来存储多个类型的值 181
使用字符串存储UTF-8编码的文本 183
字符串是什么 183
创建一个新的字符串 184
更新字符串 185
字符串索引 188
字符串切片 191
遍历字符串的方法 192
字符串的确没那么简单 193
在哈希映射中存储键值对 193
创建一个新的哈希映射 194
哈希映射与所有权 195
访问哈希映射中的值 196
更新哈希映射 197
哈希函数 199
总结 200
第9章 错误处理 201
不可恢复错误与panic! 202
使用panic!产生的回溯信息 203
可恢复错误与Result 207
匹配不同的错误 210
失败时触发panic的快捷方式：unwrap和expect 212
传播错误 213
要不要使用panic! 219
示例、原型和测试 220
当你比编译器拥有更多信息时 220
错误处理的指导原则 221
创建自定义类型来进行有效性验证 222
总结 225
第10章 泛型、trait与生命周期 226
通过将代码提取为函数来减少重复工作 227
泛型数据类型 230
在函数定义中 230
在结构体定义中 234
在枚举定义中 236
在方法定义中 237
泛型代码的性能问题 239
trait：定义共享行为 241
定义trait 241
为类型实现trait 242
默认实现 245
使用trait作为参数 247
返回实现了trait的类型 249
使用trait约束来修复largest函数 251
使用trait约束来有条件地实现方法 254
使用生命周期保证引用的有效性 256
使用生命周期来避免悬垂引用 256
借用检查器 257
函数中的泛型生命周期 259
生命周期标注语法 260
函数签名中的生命周期标注 261
深入理解生命周期 264
结构体定义中的生命周期标注 266
生命周期省略 267
方法定义中的生命周期标注 270
静态生命周期 271
同时使用泛型参数、trait约束与生命周期 272
总结 273
第11章 编写自动化测试 274
如何编写测试 275
测试函数的构成 275
使用assert!宏检查结果 280
使用assert_eq!宏和assert_ne!宏判断相等性 284
添加自定义的错误提示信息 287
使用should_panic检查panic 289
使用Result＜T, E＞编写测试 294
控制测试的运行方式 295
并行或串行地进行测试 296
显示函数输出 296
只运行部分特定名称的测试 299
通过显式指定来忽略某些测试 301
测试的组织结构 303
单元测试 303
集成测试 305
总结 311
第12章 I/O项目：编写一个命令行程序 312
接收命令行参数 313
读取参数值 314
将参数值存入变量 316
读取文件 317
重构代码以增强模块化程度和错误处理能力 319
二进制项目的关注点分离 320
修复错误处理逻辑 325
从main中分离逻辑 330
将代码分离为独立的代码包 333
使用测试驱动开发来编写库功能 335
编写一个会失败的测试 336
编写可以通过测试的代码 339
处理环境变量 343
为不区分大小写的search函数编写一个会失败的测试 343
实现search_case_insensitive函数 345
将错误提示信息打印到标准错误而不是标准输出 349
确认错误被写到了哪里 350
将错误提示信息打印到标准错误 351
总结 352
第13章 函数式语言特性：迭代器与闭包 353
闭包：能够捕获环境的匿名函数 354
使用闭包来创建抽象化的程序行为 354
闭包的类型推断和类型标注 361
使用泛型参数和Fn trait来存储闭包 363
Cacher实现的局限性 367
使用闭包捕获上下文环境 368
使用迭代器处理元素序列 371
Iterator trait和next方法 373
消耗迭代器的方法 374
生成其他迭代器的方法 375
使用闭包捕获环境 376
使用Iterator trait来创建自定义迭代器 378
改进I/O项目 381
使用迭代器代替clone 381
使用迭代器适配器让代码更加清晰 385
比较循环和迭代器的性能 386
总结 388
第14章 进一步认识Cargo及crates.io 390
使用发布配置来定制构建 391
将包发布到crates.io上 392
编写有用的文档注释 393
使用pub use来导出合适的公共API 397
创建crates.io账户 401
为包添加元数据 401
发布到crates.io 403
发布已有包的新版本 404
使用cargo yank命令从cargo.io上移除版本 404
Cargo工作空间 405
创建工作空间 405
在工作空间中创建第二个包 407
使用cargo install从crates.io上安装可执行程序 413
使用自定义命令扩展Cargo的功能 414
总结 414
第15章 智能指针 415
使用Box＜T＞在堆上分配数据 417
使用Box＜T＞在堆上存储数据 417
使用装箱定义递归类型 418
通过Deref trait将智能指针视作常规引用 423
使用解引用运算符跳转到指针指向的值 424
把Box＜T＞当成引用来操作 425
定义我们自己的智能指针 426
通过实现Deref trait来将类型视作引用 427
函数和方法的隐式解引用转换 428
解引用转换与可变性 430
借助Drop trait在清理时运行代码 431
使用std::mem::drop提前丢弃值 433
基于引用计数的智能指针Rc＜T＞ 435
使用Rc＜T＞共享数据 436
克隆Rc＜T＞会增加引用计数 439
RefCell＜T＞和内部可变性模式 440
使用RefCell＜T＞在运行时检查借用规则 441
内部可变性：可变地借用一个不可变的值 442
将Rc＜T＞和RefCell＜T＞结合使用来实现一个拥有多重所有权的可变数据 450
循环引用会造成内存泄漏 452
创建循环引用 453
使用Weak＜T＞代替Rc＜T＞来避免循环引用 456
总结 463
第16章 无畏并发 464
使用线程同时运行代码 466
使用spawn创建新线程 467
使用join句柄等待所有线程结束 469
在线程中使用move闭包 471
使用消息传递在线程间转移数据 475
通道和所有权转移 478
发送多个值并观察接收者的等待过程 480
通过克隆发送者创建多个生产者 481
共享状态的并发 483
互斥体一次只允许一个线程访问数据 484
RefCell＜T＞/Rc＜T＞和Mutex＜T＞/Arc＜T＞之间的相似性 493
使用Sync trait和Send trait对并发进行扩展 494
t
^ 收 起
Steve Klabnik，Rust文档团队负责人，Rust核心开发者之一，Rust布道者及高产的开源贡献者，此前致力于Ruby等项目的开发。Carol Nichols，Rust核心团队成员，i32、LLC联合构建者，Rust Belt Rust会议组织者。毛靖凯，游戏设计师，一直专注于游戏领域研发，曾负责设计和维护了多个商业游戏的基础框架。业余时间活跃于Rust开源社区，并尝试使用Rust来解决游戏领域中的诸多问题。唐刚，资深开发者，Rustcc社区创始人和维护者之一。目前就职于Cdot Network。使用Rust从事区块链共识协议的开发工作。沙渺，嵌入式开发者，国内Rust语言社区和Raspberry Pi（树莓派）开发社区早期参与者。负责维护多个RISC-V架构硬件平台的基础函数库。
本书由Rust核心开发团队编写而成，由浅入深地探讨了Rust语言的方方面面。从学习函数、选择数据结构及绑定变量入手，逐步介绍所有权、trait、生命周期、安全保证等高级概念，模式匹配、错误处理、包管理、函数式特性、并发机制等实用工具，以及两个完整的项目开发实战案例。 作为开源的系统级编程语言，Rust可以帮助你编写出更为快速且更为可靠的软件，在给予开发者底层控制能力的同时，通过深思熟虑的工程设计避免了传统语言带来的诸多麻烦。 本书被视为Rust开发工作的书目，适合所有希望评估、入门、提高和研究Rust语言的软件开发人员阅读。
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