fn main() { println!("hello rust");}

隨著 Facebook 的 Libra 項目出爐，Rust 一下子火了，這是 Rust 有史以來最大的項目，但隨著全球數字貨幣的興起，Rust 的旅程可能才剛剛開始。

雖然你可能還不太了解 Rust，但在開發者眼中，Rust 真香！連續 4 年，在 Stack Overflow 開發者「最受喜愛編程語言」評選中，Rust 都是第一名。

2015 年 5 月 15 日，Rust 正式發布了 1.0 版本。

4 年來，它憑借著「安全」和「高并發」兩個特性，受到了越來越多開發者的喜愛。

Rust 正以勢如破竹之勢占領區塊鏈新興項目市場，很多著名的老項目也在考慮轉向使用 Rust 重寫。

Rust 的語言特性（安全、高性能、并發編程）與區塊鏈的特性（分布式、加密、安全敏感）天生契合，很多著名的區塊鏈項目已經選擇使用 Rust 作為其開發語言，包括：Parity、Polkadot、Substrate、Grin、Ethereum 經典、Holochain、Cardano-Rust、Exonum、Lighthouse、Nimiq、Nervos、Conflux-Rust、Codechain、Witnet 等，更不用說即將到來的 Libra。

相信，選擇使用 Rust 作為第一開發語言的區塊鏈項目也會越來越多，我們會迎來一波的 Rust 語言學習高潮，而區塊鏈開發者的薪資有多高，相信大家都清楚。

《通過例子學 Rust》改編自經典教材《Rust By Example》，并根據教材內容配置了線上實驗環境，和挑戰測試。每一個知識點都有配套的實例和小練習，讓大家輕松地掌握這門語言。

想要深入學習的朋友可以了解一下。

接下來，大家就跟著我熟悉一下 Rust 的一些基礎語法吧，用 Rust 寫出你的第一個小程序。

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簡介

Rust 是一門注重安全（safety）、速度（speed）和并發（concurrency）的現代系統編程語言。Rust 通過內存安全來實現以上目標，但不用垃圾回收機制（garbage collection, GC)。

本課程為《通過例子學 Rust》的在線實驗版本，通過在線實驗一系列程序例子，一步步完成 Rust 編程語言的入門。

所有文檔內容版權跟隨中文及英文原文檔的版權（版權為 MIT 協議 或 Apache 協議）。

知識點

本節實驗的主要內容包括以下知識點：

• 課程介紹
• 如何編寫第一個程序
• Hello World 程序詳解
• 注釋
• 格式化輸出

Hello World

我們的第一個程序將打印傳說中的 “Hello World” 消息，下面是完整的程序代碼和編譯運行過程。

這是傳統的 Hello World 程序的源碼。首先，在實驗樓 WebIDE 中 /home/project 目錄下新建 hello.rs 文件，編寫以下代碼（以 // 開頭的注釋內容可以不必輸入）：

// 這是注釋內容，將會被編譯器忽略掉 // 可以單擊那邊的按鈕 "Run" 來測試這段代碼 -> // 若想用鍵盤操作，可以使用快捷鍵 "Ctrl + Enter" 來運行// 這段代碼支持編輯，你可以自由地修改代碼！ // 通過單擊 "Reset" 按鈕可以使代碼恢復到初始狀態 ->// 這是主函數 fn main() {// 調用編譯生成的可執行文件時，這里的語句將被運行。// 將文本打印到控制臺println!("Hello World!"); }

println! 是一個 宏（macros），可以將文本輸出到控制臺（console）。

在實驗樓 WebIDE 終端中執行以下命令，使用 Rust 的編譯器 rustc 從源程序生成可執行文件：

$ cd /home/project $ rustc hello.rs

使用 rustc 編譯后將得到可執行文件 hello，使用以下命令來運行生成的文件 hello：

$ ./hello

執行后的結果如下所示：

動手試一試

請嘗試下在你的 hello.rs 程序中增加一行代碼，再一次使用宏 println!，得到下面結果：

Hello World! I'm a Rustacean!

注釋

注釋對任何程序都不可缺少，同樣 Rust 支持幾種不同的注釋方式。

• 普通注釋，其內容將被編譯器忽略掉：

• // 單行注釋，注釋內容直到行尾。

• /* 塊注釋， 注釋內容一直到結束分隔符。*/

• 文檔注釋，其內容將被解析成 HTML 幫助文檔:

• /// 為接下來的項生成幫助文檔。

• //! 為注釋所屬于的項（譯注：如 crate、模塊或函數）生成幫助文檔。

fn main() {// 這是行注釋的例子// 注意有兩個斜線在本行的開頭// 在這里面的所有內容都不會被編譯器讀取// println!("Hello, world!");// 請運行一下，你看到結果了嗎？現在請將上述語句的兩條斜線刪掉，并重新運行。/** 這是另外一種注釋——塊注釋。一般而言，行注釋是推薦的注釋格式，* 不過塊注釋在臨時注釋大塊代碼特別有用。/* 塊注釋可以 /* 嵌套, */ */* 所以只需很少按鍵就可注釋掉這些 main() 函數中的行。/*/*/* 自己試試！*/*/*/*//*注意，上面的例子中縱向都有 `*`，這只是一種風格，實際上這并不是必須的。*/// 觀察塊注釋是如何簡單地對表達式進行修改的，行注釋則不能這樣。// 刪除注釋分隔符將會改變結果。let x = 5 + /* 90 + */ 5;println!("Is `x` 10 or 100? x = {}", x); }

格式化輸出

打印操作由 std::fmt 里面所定義的一系列 宏 來處理，包括：

• format!：將格式化文本寫到 字符串（String）。譯注：字符串 是返回值不是參數。
• print!：與 format! 類似，但將文本輸出到控制臺（io::stdout）。
• println!: 與 print! 類似，但輸出結果追加一個換行符。
• eprint!：與 format! 類似，但將文本輸出到標準錯誤（io::stderr）。
• eprintln!：與 eprint! 類似，但輸出結果追加一個換行符。

這些宏都以相同的做法解析（parse）文本。另外有個優點是格式化的正確性會在編譯時檢查。

新建 format.rs 文件，編寫代碼如下。

fn main() {// 通常情況下，`{}` 會被任意變量內容所替換。// 變量內容會轉化成字符串。println!("{} days", 31);// 不加后綴的話，31 就自動成為 i32 類型。// 你可以添加后綴來改變 31 的類型。// 用變量替換字符串有多種寫法。// 比如可以使用位置參數。println!("{0}, this is {1}. {1}, this is {0}", "Alice", "Bob");// 可以使用命名參數。println!("{subject} {verb} {object}",object="the lazy dog",subject="the quick brown fox",verb="jumps over");// 可以在 `:` 后面指定特殊的格式。println!("{} of {:b} people know binary, the other half don't", 1, 2);// 你可以按指定寬度來右對齊文本。// 下面語句輸出 " 1"，5 個空格后面連著 1。println!("{number:>width$}", number=1, width=6);// 你可以在數字左邊補 0。下面語句輸出 "000001"。println!("{number:>0width$}", number=1, width=6);// println! 會檢查使用到的參數數量是否正確。println!("My name is {0}, {1} {0}", "Bond");// 改正 ^ 補上漏掉的參數："James"// 創建一個包含單個 `i32` 的結構體（structure）。命名為 `Structure`。#[allow(dead_code)]struct Structure(i32);// 但是像結構體這樣的自定義類型需要更復雜的方式來處理。// 下面語句無法運行。println!("This struct `{}` won't print...", Structure(3));// 改正 ^ 注釋掉此行。 }

std::fmt 包含多種 traits（trait 有「特征，特性」等意思）來控制文字顯示，其中重要的兩種 trait 的基本形式如下：

• fmt::Debug：使用 {:?} 標記。格式化文本以供調試使用。
• fmt::Display：使用 {} 標記。以更優雅和友好的風格來格式化文本。

上例使用了 fmt::Display，因為標準庫提供了那些類型的實現。若要打印自定義類型的文本，需要更多的步驟。

動手試一試

• 改正上面代碼中的兩個錯誤（見代碼注釋中的「改正」），使它可以沒有錯誤地運行。
• 再用一個 println! 宏，通過控制顯示的小數位數來打印：Pi is roughly 3.142 （Pi 約等于 3.142）。為了達到練習目的，使用 let pi = 3.141592 作為 Pi 的近似 值。

提示：設置小數位的顯示格式可以參考文檔 std::fmt。

調試（Debug）

所有的類型，若想用 std::fmt 的格式化 trait 打印出來，都要求實現這個 trait。自動的實現只為一些類型提供，比如 std 庫中的類型。所有其他類型都必須手動實現。

fmt::Debug 這個 trait 使這項工作變得相當簡單。所有類型都能推導（derive，即自動創建）fmt::Debug 的實現。但是 fmt::Display 需要手動實現。

// 這個結構體不能使用 `fmt::Display` 或 `fmt::Debug` 來進行打印。 struct UnPrintable(i32);// `derive` 屬性會自動創建所需的實現，使這個 `struct` 能使用 `fmt::Debug` 打印。 #[derive(Debug)] struct DebugPrintable(i32);

所有 std 庫類型都天生可以使用 {:?} 來打印。新建 format1.rs 文件，編寫代碼如下：

// 推導 `Structure` 的 `fmt::Debug` 實現。 // `Structure` 是一個包含單個 `i32` 的結構體。 #[derive(Debug)] struct Structure(i32);// 將 `Structure` 放到結構體 `Deep` 中。然后使 `Deep` 也能夠打印。 #[derive(Debug)] struct Deep(Structure);fn main() {// 使用 `{:?}` 打印和使用 `{}` 類似。println!("{:?} months in a year.", 12);println!("{1:?} {0:?} is the {actor:?} name.","Slater","Christian",actor="actor's");// `Structure` 也可以打印！println!("Now {:?} will print!", Structure(3));// 使用 `derive` 的一個問題是不能控制輸出的形式。// 假如我只想展示一個 `7` 怎么辦？println!("Now {:?} will print!", Deep(Structure(7))); }

在實驗樓 WebIDE 終端中編譯并運行程序。

$ rustc format1.rs $ ./format1

執行結果如下所示：

所以 fmt::Debug 確實使這些內容可以打印，但是犧牲了一些美感。Rust 也通過 {:#?} 提供了「美化打印」的功能：

#[derive(Debug)] struct Person<'a> {name: &'a str,age: u8 }fn main() {let name = "Peter";let age = 27;let peter = Person { name, age };// 美化打印println!("{:#?}", peter); }

將上面代碼添加到 format1.rs 中后，編譯并運行的結果如下所示：

你可以通過手動實現 fmt::Display 來控制顯示效果。

顯示（Display）

fmt::Debug 通常看起來不太簡潔，因此自定義輸出的外觀經常是更可取的。這需要通過手動實現 fmt::Display 來做到。fmt::Display 采用 {} 標記。實現方式看起來像這樣：

// （使用 `use`）導入 `fmt` 模塊使 `fmt::Display` 可用 use std::fmt;// 定義一個結構體，咱們會為它實現 `fmt::Display`。以下是個簡單的元組結構體 // `Structure`，包含一個 `i32` 元素。 struct Structure(i32);// 為了使用 `{}` 標記，必須手動為類型實現 `fmt::Display` trait。 impl fmt::Display for Structure {// 這個 trait 要求 `fmt` 使用與下面的函數完全一致的函數簽名fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {// 僅將 self 的第一個元素寫入到給定的輸出流 `f`。返回 `fmt:Result`，此// 結果表明操作成功或失敗。注意 `write!` 的用法和 `println!` 很相似。write!(f, "{}", self.0)} }

fmt::Display 的效果可能比 fmt::Debug 簡潔，但對于 std 庫來說，這就有一個問題。模棱兩可的類型該如何顯示呢？舉個例子，假設標準庫對所有的 Vec 都實現了同一種輸出樣式，那么它應該是哪種樣式？下面兩種中的一種嗎？

• Vec：/:/etc:/home/username:/bin（使用 : 分割）
• Vec：1,2,3（使用 , 分割）

我們沒有這樣做，因為沒有一種合適的樣式適用于所有類型，標準庫也并不擅自規定一種樣式。對于 Vec 或其他任意泛型容器（generic container），fmt::Display 都沒有實現。因此在這些泛型的情況下要用 fmt::Debug。

這并不是一個問題，因為對于任何非泛型的容器類型， fmt::Display 都能夠實現。新建 display.rs 文件，編寫代碼如下：

use std::fmt; // （使用 `use`）導入 `fmt` 模塊使 `fmt::Display` 可用// 帶有兩個數字的結構體。推導出 `Debug`，以便與 `Display` 的輸出進行比較。 #[derive(Debug)] struct MinMax(i64, i64);// 實現 `MinMax` 的 `Display`。 impl fmt::Display for MinMax {fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {// 使用 `self.number` 來表示各個數據。write!(f, "({}, {})", self.0, self.1)} }// 為了比較，定義一個含有具名字段的結構體。 #[derive(Debug)] struct Point2D {x: f64,y: f64, }// 類似地對 `Point2D` 實現 `Display` impl fmt::Display for Point2D {fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {// 自定義格式，使得僅顯示 `x` 和 `y` 的值。write!(f, "x: {}, y: {}", self.x, self.y)} }fn main() {let minmax = MinMax(0, 14);println!("Compare structures:");println!("Display: {}", minmax);println!("Debug: {:?}", minmax);let big_range = MinMax(-300, 300);let small_range = MinMax(-3, 3);println!("The big range is {big} and the small is {small}",small = small_range,big = big_range);let point = Point2D { x: 3.3, y: 7.2 };println!("Compare points:");println!("Display: {}", point);println!("Debug: {:?}", point);// 報錯。`Debug` 和 `Display` 都被實現了，但 `{:b}` 需要 `fmt::Binary`// 得到實現。這語句不能運行。// println!("What does Point2D look like in binary: {:b}?", point); }

程序運行的結果如下所示：

fmt::Display 被實現了，而 fmt::Binary 沒有，因此 fmt::Binary 不能使用。 std::fmt 有很多這樣的 trait，它們都要求有各自的實現。這些內容將在 后面的 std::fmt 章節中詳細介紹。

動手試一試

檢驗上面例子的輸出，然后在示例程序中，仿照 Point2D 結構體增加一個復數結構體。使用一樣的方式打印，輸出結果要求是這個樣子：

Display: 3.3 + 7.2i Debug: Complex { real: 3.3, imag: 7.2 }

測試實例：List

對一個結構體實現 fmt::Display，其中的元素需要一個接一個地處理到，這可能會很麻煩。問題在于每個 write! 都要生成一個 fmt::Result。正確的實現需要處理所有的 Result。Rust 專門為解決這個問題提供了 ? 操作符。

在 write! 上使用 ? 會像是這樣：

// 對 `write!` 進行嘗試（try），觀察是否出錯。若發生錯誤，返回相應的錯誤。 // 否則（沒有出錯）繼續執行后面的語句。 write!(f, "{}", value)?;

另外，你也可以使用 try! 宏，它和 ? 是一樣的。這種寫法比較羅嗦，故不再推薦， 但在老一些的 Rust 代碼中仍會看到。使用 try! 看起來像這樣：

try!(write!(f, "{}", value));

有了 ?，對一個 Vec 實現 fmt::Display 就很簡單了。新建 vector.rs 文件，編寫代碼如下：

use std::fmt; // 導入 `fmt` 模塊。// 定義一個包含單個 `Vec` 的結構體 `List`。 struct List(Vec<i32>);impl fmt::Display for List {fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {// 使用元組的下標獲取值，并創建一個 `vec` 的引用。let vec = &self.0;write!(f, "[")?;// 使用 `v` 對 `vec` 進行迭代，并用 `count` 記錄迭代次數。for (count, v) in vec.iter().enumerate() {// 對每個元素（第一個元素除外）加上逗號。// 使用 `?` 或 `try!` 來返回錯誤。if count != 0 { write!(f, ", ")?; }write!(f, "{}", v)?;}// 加上配對中括號，并返回一個 fmt::Result 值。write!(f, "]")} }fn main() {let v = List(vec![1, 2, 3]);println!("{}", v); }

程序運行的結果如下：

動手試一試：

更改程序使 vector 里面每個元素的下標也能夠打印出來。新的結果如下：

[0: 1, 1: 2, 2: 3]

格式化

我們已經看到，格式化的方式是通過格式字符串來指定的：

• format!("{}", foo) -> “3735928559”
• format!(“0x{:X}”, foo) -> “0xDEADBEEF”
• format!(“0o{😮}”, foo) -> “0o33653337357”

根據使用的參數類型是 X、o 還是未指定，同樣的變量（foo）能夠格式化成不同的形式。

這個格式化的功能是通過 trait 實現的，每種參數類型都對應一種 trait。最常見的格式化 trait 就是 Display，它可以處理參數類型為未指定的情況，比如 {}。

新建 format2.rs 文件，編寫代碼如下：

use std::fmt::{self, Formatter, Display};struct City {name: &'static str,// 緯度lat: f32,// 經度lon: f32, }impl Display for City {// `f` 是一個緩沖區（buffer），此方法必須將格式化后的字符串寫入其中fn fmt(&self, f: &mut Formatter) -> fmt::Result {let lat_c = if self.lat >= 0.0 { 'N' } else { 'S' };let lon_c = if self.lon >= 0.0 { 'E' } else { 'W' };// `write!` 和 `format!` 類似，但它會將格式化后的字符串寫入// 一個緩沖區（即第一個參數f）中。write!(f, "{}: {:.3}°{} {:.3}°{}",self.name, self.lat.abs(), lat_c, self.lon.abs(), lon_c)} }#[derive(Debug)] struct Color {red: u8,green: u8,blue: u8, }fn main() {for city in [City { name: "Dublin", lat: 53.347778, lon: -6.259722 },City { name: "Oslo", lat: 59.95, lon: 10.75 },City { name: "Vancouver", lat: 49.25, lon: -123.1 },].iter() {println!("{}", *city);}for color in [Color { red: 128, green: 255, blue: 90 },Color { red: 0, green: 3, blue: 254 },Color { red: 0, green: 0, blue: 0 },].iter() {// 在添加了針對 fmt::Display 的實現后，請改用 {} 檢驗效果。println!("{:?}", *color)} }

程序運行的結果如下：

在 fmt::fmt 文檔中可以查看格式化 traits 一覽表和它們的參數類型。

動手試一試

為上面的 Color 結構體實現 fmt::Display，應得到如下的輸出結果：

RGB (128, 255, 90) 0x80FF5A RGB (0, 3, 254) 0x0003FE RGB (0, 0, 0) 0x000000

如果感到疑惑，可看下面兩條提示：

• 你可能需要多次列出每個顏色，
• 你可以使用 :02 補零使位數為 2 位。

實驗總結

本節實驗中我們學習了以下的內容：

• 課程介紹
• 如何編寫第一個程序
• Hello World 程序詳解
• 注釋
• 格式化輸出

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還想繼續學習的小伙伴，點擊 《通過例子學 Rust》, 繼續學！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的连续 4 年成为“开发者最喜欢的语言”，这门编程语言你了解过吗？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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