Rust编程——起步学习Rust有很多内容，但每段旅程都有一个起点。在本章中，我们将讨论：在Linux、macOS和W

学习Rust有很多内容，但每段旅程都有一个起点。在本章中，我们将讨论：

在Linux、macOS和Windows上安装Rust
编写一个打印“Hello, world!”的程序
使用cargo，Rust的包管理器和构建系统

安装

第一步是安装Rust。我们将通过rustup下载Rust，rustup是一个命令行工具，用于管理Rust版本和相关工具。你需要一个网络连接来完成下载。

注意
如果你不想使用rustup进行安装，请参考其他Rust安装方法页面以了解更多选择。

以下步骤将安装Rust编译器的最新稳定版本。Rust的稳定性保证确保了本书中的所有示例代码在新版本的Rust中仍然能够编译成功。输出可能会略有不同，因为Rust经常改进错误消息和警告。换句话说，通过这些步骤安装的任何较新的稳定版Rust应该能够按预期与本书中的内容兼容。

命令行符号

在本章及全书中，我们会展示一些在终端中使用的命令。你应该在终端中输入的行都以 $符号开头。你不需要输入$ 字符，它仅仅表示命令行提示符，标识每个命令的开始。以 $符号开头的行是你需要输入的命令，其他没有$ 符号的行通常表示前一个命令的输出结果。此外，PowerShell特定的示例会使用>而非$符号。

在Linux或macOS上安装rustup

如果你使用的是Linux或macOS，打开终端并输入以下命令：

$ curl --proto '=https' --tlsv1.3 https://sh.rustup.rs -sSf | sh

该命令会下载一个脚本并开始安装rustup工具，rustup会安装Rust的最新稳定版本。你可能会被提示输入密码。如果安装成功，终端将显示以下信息：

Rust is installed now. Great!

你还需要一个链接器，它是Rust用来将编译后的输出文件合并为一个文件的程序。通常，你已经安装了一个链接器。如果遇到链接器错误，你应该安装一个C编译器，通常C编译器会包含一个链接器。C编译器也是非常有用的，因为一些常见的Rust包依赖于C代码，并且需要C编译器。

在macOS上，你可以通过运行以下命令来获取C编译器：

$ xcode-select --install

Linux用户应该根据其发行版的文档安装GCC或Clang。例如，如果你使用Ubuntu，你可以安装build-essential包。

在Windows上安装rustup

在Windows上，访问 Rust官方安装页面并按照提示安装Rust。在安装过程中，你会看到一条消息，解释你还需要安装Visual Studio 2013或更高版本的MSVC构建工具。

要获取构建工具，你需要从 Visual Studio官网安装Visual Studio 2022。在安装过程中，选择以下工作负载：

“Desktop Development with C++”
Windows 10或11 SDK
英语语言包组件（以及你选择的其他语言包）

本书中的命令适用于cmd.exe和PowerShell。如果有特定差异，我们会说明使用哪一个。

故障排除

要检查Rust是否正确安装，打开终端并输入以下命令：

$ rustc --version

你应该看到类似以下格式的版本号、提交哈希和提交日期：

rustc x.y.z (abcabcabc yyyy-mm-dd)

如果看到这些信息，说明Rust已成功安装！如果没有看到这些信息，请检查Rust是否已添加到你的%PATH%系统变量中，方法如下：

在Windows CMD中，使用：

> echo %PATH%

在PowerShell中，使用：

> echo $env:Path

在Linux和macOS中，使用：

$ echo $PATH

如果这些都正确但Rust仍无法工作，你可以通过 Rust社区页面寻求帮助，了解如何与其他Rustaceans（我们自己取的一个有趣的绰号）联系。

更新和卸载

一旦通过rustup安装了Rust，更新到新发布的版本非常简单。在终端中运行以下更新脚本：

$ rustup update

要卸载Rust和rustup，可以在终端中运行以下卸载脚本：

$ rustup self uninstall

本地文档

Rust的安装还包括一个本地副本的文档，方便你离线阅读。运行rustup doc命令可以在浏览器中打开本地文档。

每当你遇到标准库中提供的类型或函数，且不确定它的功能或用法时，可以查看应用程序编程接口（API）文档来了解它！

Hello, World!

现在你已经安装了Rust，是时候编写你的第一个Rust程序了。在学习一门新语言时，通常会写一个打印“Hello, world!”到屏幕的小程序，我们也将遵循这个传统！

注意
本书假设你对命令行有基本的了解。Rust对编辑工具或代码存放位置没有特定要求，所以如果你更喜欢使用集成开发环境（IDE）而非命令行，完全可以使用你喜欢的IDE。现在许多IDE都支持Rust；你可以查阅IDE的文档了解详细信息。Rust团队也在通过rust-analyzer实现良好的IDE支持，详情请参见附录D。

创建项目目录

首先，你需要创建一个目录来存储你的Rust代码。Rust并不关心你的代码存放在哪里，但为了方便本书中的练习和项目，建议你在主目录下创建一个projects目录，并将所有项目存放在该目录下。

打开终端，输入以下命令来创建projects目录，并在其中为“Hello, world!”项目创建一个子目录：

对于Linux、macOS和Windows PowerShell，输入以下命令：

$ mkdir ~/projects
$ cd ~/projects
$ mkdir hello_world
$ cd hello_world

对于Windows CMD，输入以下命令：

> mkdir "%USERPROFILE%\projects"
> cd /d "%USERPROFILE%\projects"
> mkdir hello_world
> cd hello_world

编写和运行Rust程序

接下来，创建一个新的源文件，命名为main.rs。Rust文件的扩展名总是以.rs结尾。如果文件名包含多个单词，约定使用下划线分隔它们。例如，应该使用hello_world.rs而不是helloworld.rs。

现在，打开你刚刚创建的main.rs文件，并输入以下代码：

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

Listing 1-1: 打印“Hello, world!”的程序

保存文件并回到终端窗口（仍在~/projects/hello_world目录下）。在Linux或macOS上，输入以下命令来编译并运行该文件：

$ rustc main.rs
$ ./main
Hello, world!

在Windows上，使用命令.\main.exe来代替./main：

> rustc main.rs
> .\main.exe
Hello, world!

无论你使用哪个操作系统，终端中应该会打印出Hello, world!。如果没有看到这个输出，请参考第3页的“故障排除”部分，了解如何获得帮助。

如果你看到了“Hello, world!”的输出，恭喜你！你已经正式编写了第一个Rust程序。这意味着你已经成为一名Rust程序员——欢迎加入！

Rust程序的结构

让我们详细回顾一下这个“Hello, world!”程序。首先是程序的第一部分：

fn main() {

}

这几行定义了一个名为main的函数。main函数是特殊的：它总是每个可执行Rust程序中首先运行的代码。在这里，第一行声明了一个名为main的函数，这个函数没有参数，也没有返回值。如果函数有参数，它们会写在圆括号()内。

函数的主体被花括号{}包裹。Rust要求所有的函数体都使用花括号。这是一个良好的编码风格，将花括号的开头放在函数声明的同一行，并在花括号与函数名之间留一个空格。

注意
如果你想在Rust项目中坚持使用统一的风格，可以使用一个自动格式化工具叫做rustfmt，它会按照特定的风格格式化你的代码（有关rustfmt的更多内容，请参见附录D）。Rust团队已将这个工具与标准Rust发行版一起提供，就像rustc一样，所以它应该已经安装在你的计算机上了！

main函数的主体包含以下代码：

    println!("Hello, world!");

这一行做了程序中的所有工作：它将文本打印到屏幕上。这里有四个重要的细节需要注意：

缩进
Rust的编码风格要求使用四个空格进行缩进，而不是Tab键。
println!是一个宏
println!调用了Rust的一个宏。如果它调用的是函数，而不是宏，它的写法应该是println（没有感叹号）。我们将在第19章详细讨论Rust宏。现在你只需要知道，使用感叹号!意味着你调用的是一个宏，而不是普通的函数，并且宏的规则有时与函数不同。
字符串参数
你可以看到字符串"Hello, world!"。我们将这个字符串作为参数传递给println!宏，结果就是字符串被打印到屏幕上。
分号结尾
我们在代码行末尾加上分号（;），这表示该表达式已结束，下一条表达式可以开始。大多数Rust代码行都以分号结尾。

这样，我们就逐步分析了这个简单的Rust程序的结构。

编译和运行是两个独立的步骤

你刚刚运行了一个新创建的程序，让我们来逐步分析这个过程中的每个步骤。

在运行一个Rust程序之前，你必须使用Rust编译器编译它。通过输入rustc命令并将源文件的名称传递给它，你可以编译程序，如下所示：

$ rustc main.rs

如果你有C或C++的背景，你会注意到这与gcc或clang非常相似。编译成功后，Rust会输出一个二进制可执行文件。

查看生成的可执行文件

在Linux、macOS和Windows的PowerShell中，你可以通过在终端中输入ls命令来查看可执行文件：

$ ls
main  main.rs

在Linux和macOS中，你会看到两个文件。而在Windows的PowerShell中，你会看到与CMD中相同的三个文件。在Windows的CMD中，你可以输入以下命令：

> dir /B  %= /B选项表示只显示文件名 =%
main.exe
main.pdb
main.rs

这会显示源代码文件（带有.rs扩展名）、可执行文件（在Windows上是main.exe，在其他平台上是main）以及在Windows上调试信息的.pdb扩展名的文件。接下来，你可以运行main或main.exe文件，如下所示：

$ ./main  # 在Windows上是 .\main.exe

如果你的main.rs是“Hello, world!”程序，这一行会将Hello, world!打印到你的终端上。

动态语言与Rust的区别

如果你更熟悉像Ruby、Python或JavaScript这样的动态语言，你可能不习惯将编译和运行程序视为两个独立的步骤。Rust是一种提前编译的语言，这意味着你可以编译程序并将可执行文件交给别人运行，即使他们没有安装Rust。如果你将一个.rb、.py或.js文件交给别人，他们需要分别安装Ruby、Python或JavaScript的运行环境。但在这些语言中，你只需要一个命令就能编译并运行程序。这种设计方式在语言设计中是一个权衡。

使用`rustc`进行编译

对于简单的程序，仅使用rustc进行编译就足够了。但随着项目的增长，你可能希望管理更多的选项，并使代码共享变得更加容易。接下来，我们将介绍Cargo工具，它将帮助你编写更为复杂和真实世界中的Rust程序。

你好，Cargo！

Cargo是Rust的构建系统和包管理器。大多数Rustaceans（Rust开发者）使用这个工具来管理他们的Rust项目，因为Cargo为你处理了很多任务，比如构建代码、下载代码依赖的库以及构建这些库。（我们称这些库为“依赖”）

像我们到目前为止写的最简单的Rust程序，并没有任何依赖。如果我们用Cargo来构建“Hello, world!”项目，它只会使用Cargo中处理代码构建的部分。当你编写更复杂的Rust程序时，你会添加依赖，而如果你用Cargo开始一个项目，添加依赖会变得更加容易。

因为绝大多数Rust项目都使用Cargo，接下来的内容将假设你也在使用Cargo。如果你使用的是官方安装程序（在第1页的“安装”部分讨论过），Cargo会随着Rust一起安装。如果你通过其他方式安装了Rust，可以通过在终端中输入以下命令来检查Cargo是否已经安装：

$ cargo --version

如果你看到版本号，说明已经安装！如果看到类似“命令未找到”的错误，请参考你的安装方法的文档，查看如何单独安装Cargo。

使用Cargo创建一个项目

让我们使用Cargo创建一个新项目，并看看它与我们最初的“Hello, world!”项目有什么不同。返回到你的项目目录（或者你决定存储代码的任何目录），然后在任何操作系统上运行以下命令：

$ cargo new hello_cargo
$ cd hello_cargo

第一个命令创建了一个新的目录，并在其中生成了一个名为hello_cargo的项目。我们将项目命名为hello_cargo，Cargo会在一个同名的目录中创建相关文件。

进入hello_cargo目录并列出文件。你会看到Cargo为我们生成了两个文件和一个目录：一个Cargo.toml文件和一个包含main.rs文件的src目录。

它还初始化了一个新的Git仓库，并生成了一个.gitignore文件。如果你在已有Git仓库中运行cargo new，则不会生成Git文件；你可以通过使用cargo new --vcs=git来覆盖此行为。

注意

Git是一个常用的版本控制系统。你可以通过使用--vcs标志来改变cargo new使用的版本控制系统，或者不使用版本控制系统。运行cargo new --help查看可用选项。

打开你喜欢的文本编辑器，查看Cargo.toml文件。它应该类似于Listing 1-2中的代码：

[package]
name = "hello_cargo"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[dependencies]

Listing 1-2: Cargo.toml文件的内容

此文件采用TOML（Tom’s Obvious, Minimal Language）格式，这是Cargo的配置格式。

第一行[package]是一个节标题，表示接下来的语句是在配置一个包。随着我们向这个文件添加更多内容，其他配置节也会被添加。

接下来的三行设置了Cargo编译程序所需的配置信息：包名、版本和使用的Rust版本。我们将在附录E中讨论edition键。

最后一行[dependencies]表示你可以在此列出项目的依赖项。在Rust中，代码包被称为crates。对于这个项目，我们不需要任何其他crates，但在第二章的第一个项目中，我们将需要依赖项，那时我们会使用这个依赖节。

现在打开src/main.rs并查看内容：

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

Cargo为你生成了一个“Hello, world!”程序，和我们在Listing 1-1中写的完全一样！到目前为止，我们的项目和Cargo生成的项目之间的不同之处在于，Cargo将代码放在了src目录中，并且在顶层目录中有一个Cargo.toml配置文件。

Cargo期望你的源文件放在src目录中。顶层的项目目录仅用于README文件、许可证信息、配置文件以及其他与代码无关的内容。使用Cargo可以帮助你组织项目：每件事物都有它的位置，一切都井井有条。

如果你启动了一个不使用Cargo的项目（就像我们创建的“Hello, world!”项目），你可以将它转换为一个使用Cargo的项目。将项目代码移到src目录，并创建一个适当的Cargo.toml文件。

构建和运行Cargo项目

现在让我们看看使用Cargo构建和运行“Hello, world!”程序时有什么不同！在hello_cargo目录下，使用以下命令构建项目：

$ cargo build
   Compiling hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.85 secs

这个命令会在target/debug/hello_cargo目录（或者在Windows上是target\debug\hello_cargo.exe）生成一个可执行文件，而不是在当前目录下生成。因为默认构建是调试版本，所以Cargo将二进制文件放在一个名为debug的目录中。你可以使用以下命令运行该可执行文件：

$ ./target/debug/hello_cargo # 或者在Windows上使用 .\target\debug\hello_cargo.exe
Hello, world!

如果一切顺利，Hello, world!应该会打印到终端。第一次运行cargo build时，Cargo还会在顶层目录创建一个新文件：Cargo.lock。该文件跟踪项目中依赖项的确切版本。由于这个项目没有依赖项，文件内容会比较简单。你无需手动修改这个文件，Cargo会自动管理它的内容。

我们刚才使用cargo build构建了项目并通过./target/debug/hello_cargo运行了它，但我们也可以使用cargo run来一次性编译代码并运行生成的可执行文件：

$ cargo run
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0 secs
     Running `target/debug/hello_cargo`
Hello, world!

使用cargo run比先运行cargo build再手动指定二进制文件路径要方便得多，因此大多数开发者都会使用cargo run。注意，这次我们没有看到Cargo编译hello_cargo的输出，因为Cargo发现文件没有发生变化，所以没有重新编译，而是直接运行了二进制文件。如果你修改了源代码，Cargo会在运行之前重新编译项目，你会看到类似以下的输出：

$ cargo run
   Compiling hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.33 secs
     Running `target/debug/hello_cargo`
Hello, world!

Cargo还提供了一个名为cargo check的命令。这个命令快速检查你的代码，确保它可以编译，但不会生成可执行文件：

$ cargo check
   Checking hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.32 secs

为什么不想要生成可执行文件呢？通常，cargo check比cargo build快，因为它跳过了生成可执行文件的步骤。如果你在编写代码时不断检查工作，使用cargo check会加速你检查项目是否能够编译的过程。因此，许多Rustaceans会在编写程序时定期运行cargo check来确保代码能够编译成功，然后在准备好使用可执行文件时再运行cargo build。

到目前为止，我们已经学到了关于Cargo的以下内容：

我们可以使用cargo new创建一个项目。
我们可以使用cargo build构建项目。
我们可以使用cargo run一步构建并运行项目。
我们可以使用cargo check构建项目而不生成二进制文件，以便检查代码错误。
Cargo将构建结果保存在target/debug目录中，而不是与代码文件存放在同一目录下。

使用Cargo的另一个优点是，无论你在哪个操作系统上工作，命令都是一样的。因此，从现在开始，我们将不再为Linux、macOS和Windows提供不同的指令。

为发布构建

当你的项目终于准备好发布时，可以使用cargo build --release来进行带有优化的编译。这个命令会在target/release目录中生成一个可执行文件，而不是在target/debug中。启用优化可以让你的Rust代码运行得更快，但它也会增加程序的编译时间。这就是为什么有两个不同的构建配置：一个用于开发，当你需要快速并频繁地重新构建时，另一个用于构建最终发布的程序，这个程序不会被反复重建，并且会尽可能地运行得更快。如果你在对代码的运行时间进行基准测试，记得使用cargo build --release构建并使用target/release中的可执行文件进行基准测试。

Cargo作为约定

对于简单的项目，Cargo的优势可能不如直接使用rustc那样明显，但当你的程序变得更复杂时，Cargo的价值就会体现出来。一旦程序增长到包含多个文件或需要依赖项时，让Cargo协调构建会更加方便。

即使hello_cargo项目本身很简单，它现在已经使用了你在接下来的Rust开发过程中会用到的大部分工具。事实上，要处理任何现有的项目，你可以使用以下命令通过Git克隆代码，进入项目目录并构建：

$ git clone example.org/someproject
$ cd someproject
$ cargo build

有关Cargo的更多信息，请查看其文档：Cargo文档。

总结

你已经在Rust学习旅程上迈出了坚实的步伐！在本章中，你学会了如何：

使用rustup安装最新的稳定版Rust
升级到更新的Rust版本
打开本地安装的文档
使用rustc直接编写并运行“Hello, world！”程序
使用Cargo的约定创建并运行一个新项目

现在是构建一个更复杂的程序，熟悉Rust代码的好时机。因此，在第2章中，我们将构建一个猜数字游戏程序。如果你更愿意先学习Rust中常见的编程概念，可以查看第3章，然后再回到第2章继续学习。

Rust编程——起步

安装