Rust能力養成之(1)：與眾不同的初始化

海資料實驗室發表於2020-12-29
Rust

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前言

之前寫過了三篇介紹Rust語言的文章（樣樣精通的Rust與其內功心法），想必大家也都認識到該語言的能力，用途，以及前景之光明瞭，於是自本文起，筆者開始著力撰寫一個自下而上的培養rust程式設計能力的文字系列。

在此很感謝相關老師，朋友的支援，讓我有動力進行這方面內容的寫作，同時也期待讀者朋友們於日後的積極互動，以令這方面的內容達到最佳優化，那麼，一個教學互長的歷程便由此開展。

從這裡開始，讓我們從零開始學習Rust。

 

本文將介紹

  • Rust的安裝與編譯

  • Rust基本資料型別

  • 變數宣告和不可變繫結

Rust的安裝與編譯

安裝

就安裝方式而言，推薦使用rustup，無論是新裝，升級還是降低版本都很便利。Windows系統的話，可以下載如下的exe檔案:

(https://www.rust-lang.org/tools/install)

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如果是linux系統可以終端鍵入如下命令

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

餘下步驟按照提示即可。

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開發環境

本文大部分程式碼都在Windows10環境下使用vscode編輯器完成。

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編譯

在rust中，通常有兩種編譯方式

  • 第一，對於單獨指令碼，使用rustc filename.rs

  • 第二，在工程管理視野下，使用cargo run（後續會詳談）

     

本文中，為了便於演示，是在vscode中，新增了rust-analyer和run code外掛，通過滑鼠點選進行編譯並檢視結果，這應該是很符合入門級別的習慣。

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當然，許多小程式碼檔案，可以到playground去跑一下

https://play.rust-lang.org/

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第一闕程式碼

為了避免俗套，就不寫Hello World!了,我們看以下程式碼(greet.rs)。在Rust中，所有程式碼都以 fn main(){}開始寫起。

//greet.rsuse std::env;fn main() {   let name = env::args().skip(1).next();   match name {        Some(n) => println!("Hi there ! {}", n),        None => panic!("Didn't receive any name ?"),    }}

解釋程式碼

  • 行2：從標準庫std crate(在rust中，庫-library，被稱為crate)中匯入模組(module)env

  • 行4：呼叫env中的args（）函式，以返回一個迭代器性質的引數序列,

    • 由於序列的第一個引數包含路徑的資訊，沒必要在這裡顯示，就利用skip（1）跳過該引數，

    • 由於迭代器是惰性的，不會預先計算，需要用next（）來指定。

      • next（）返回一個列舉型別(enum type)的稱為Option選項的量

      • 這個量會與後續的Some（value）的值或者None的值相對應。

  • 行5：match 是rust中很讚的表示式，類似於C中的switch-case，用於判斷是否name在以下的語句中存在，

  • 行6：當Some（n），也就是存在一些值時，把值傳給n，呼叫println!，顯示所謂的greet結果，

    • println!，有歎號，可見是個巨集（macro），不是函式

  • 行7：表明如果返回的列舉型別是none，則呼叫 panic!，進行報錯。

程式碼結果

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談一下println!巨集

 

從以上程式碼可見，該巨集接收字串，並予以顯示。

這裡有些格式問題，需要談一下：如果顯示的資料型別為基本資料型別(primitives)，使用大括號"{}"；如果是其他資料型別使用"{:?}"。

前者涉及Display特性(trait)，後者涉及Debug特性（這意味著有時候需要 #[derive(Debug)] 屬性，當該方法有時並未為某些型別具備時）。

此處劇透一下，涉及這方面詳細內容，會在後續的源語言程式設計(Metaprogramming with Macros)中介紹。

 

基本資料型別(Primitive types)

 

這裡給出rust的內建基本資料型別，大家可以同其他語言進行對照，不難理解。

  • 布林，bool

  • 字串，char

  • 整型，目前支援到128bits，具體有：

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  • isize：32-bit 或者 64-bit的帶符號整形指標

  • usize：32-bit 或者 64-bit的無符號整形指標

  • f32：32-bit浮點

  • f64：64-bit浮點

  • [T; N], 定長陣列，T為資料型別，N為長度或者規格（size）

  • str：字串，通常使用其引用&str

  • (T, U,..): 有限序列，T and U 可以是不同型別

  • fn(i32) -> i32: 是一個函式，這裡該函式輸入型別為i32，返回值型別為i32；以此可見，函式的型別也有了明確而顯式的定義

 

變數宣告與不可變繫結

(Declaring variables and immutability)

 

在Rust中，使用let關鍵詞來宣告變數。在時下一些主流的命令式語言(imperative language)中，如C或Python，初始化一個變數不會影響你在下一步中重新對其賦值。

然而，Rust在這裡與主流分道揚鑣，這意味著，如果你已經為一個變數初始化，則不能再把該變數賦予其他的值。

但如果你還是需要將一個變數賦予新值，則需用使用mut關鍵字。這裡就體現出Rust的一個特色，那就是儘可能讓你在程式設計時思路清晰。

我們看以下程式碼，其中target 是不可變繫結，greeting是可變繫結。第7行中，target被重新賦值為mate。

//variables.rs fn main() {    let target = "world"; //no mut    let mut greeting = "Hello";    println!("{}, {}", greeting, target);    greeting = "How are you doing";    target = "mate";    println!("{}, {}", greeting, target);}

從下面結果看來，沒有編譯成功，原因是，不能為不可變繫結變數賦值兩次。

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於是，在第2行 為變數target加上mut，如下所示。

fn main() {    let mut target = "world"; //add mut    let mut greeting = "Hello";    println!("{}, {}", greeting, target);    greeting = "How are you doing";    target = "mate";    println!("{}, {}", greeting, target);}
編譯成功，結果表明以上的兩個可變繫結，都獲得了各自的二次賦值。

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結語

 

希望讀者朋友這裡注意一下，不可變繫結和可變繫結在Rust中具有重要地位，事關安全與效率等問題，後續篇章會著重論述。

本文從零開始，引入了一些Rust的基本元素和適當的程式碼，並沒有實行快速行進的教程方式，因為該語言雖然也沒有C那麼難學，也並不像Python那麼容易學習，但本著先練好基本功的原則，開始階段，會採取慢慢講的方式。

當然，對讀者還是有些要求，希望最好能夠了解一種以上的主流程式語言，如C或Python，這樣更容易進入狀態。

下一篇，會開始講一下函式。

 

 

主要參考和建議讀者進一步閱讀的文獻

https://doc.rust-lang.org/book

1.Rust程式設計之道,2019,張漢東

2.The Complete Rust Programming Reference Guide，2019，Rahul Sharma,Vesa Kaihlavirta,Claus Matzinger

3.Hands-On Data Structures and Algorithms with Rust，2018，Claus Matzinger

4.Beginning Rust ，2018，Carlo Milanesi

5.Rust Cookbook，2017，Vigneshwer Dhinakaran

 

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