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 integer
- x = 42;
- // there's i8, i16, i32, i64, i128
- // also u8, u16, u32, u64, u128 for unsigned
- let 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 constant
- let _ = 42;
- // this calls `get_thing` but throws away its result
- let _ = 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：
- use std::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;
- use std::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 things
- use 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 4
- let 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 type
- let 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); // `n` is borrowed for the time of the call
- print_number(&n); // `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(&n);
- invert(&mut n); // `n is borrowed mutably - everything is explicit
- print_number(&n);
- }
Copy 这类标记型的traits并不带有方法：
- // note: `Copy` requires that `Clone` is implemented too
- impl 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。
