第一章：项目初始化与 Rust 基础语法

蓝色番茄酱
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第一章：项目初始化与 Rust 基础语法

教学目标

  • 掌握 Cargo 工具的基本使用
  • 理解 Rust 基础语法与项目结构
  • 完成项目初始化与 Hello World 程序

核心知识点

1. Rust 开发环境搭建

Cargo 包管理工具介绍

Rust 的包管理工具 Cargo，不仅负责构建项目，还能管理项目依赖和运行测试。它类似于 Python 的 pip、Node.js 的 npm，是 Rust 开发中不可或缺的工具。Cargo 会自动为我们处理编译过程，并生成标准化的项目结构，大大提高开发效率。

在开始使用 Cargo 之前，需要先安装 Rust 开发环境。最简便的方式是通过 Rust 官方提供的安装脚本rustup进行安装：

# 在Linux/macOS系统中执行
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
# 在Windows系统中，下载并运行rustup-init.exe

安装完成后，打开终端输入rustc --version和cargo --version，如果能显示出版本信息，说明 Rust 和 Cargo 已成功安装。

cargo new与项目目录结构解析

Cargo 提供了cargo new命令用于创建新的 Rust 项目。下面我们通过该命令创建一个名为rusttask的项目：

# 在终端中执行，创建一个名为rusttask的新项目
cargo new rusttask --bin
# 进入项目目录
cd rusttask

上述命令中，--bin参数表示创建一个可执行程序（默认为库项目）。执行完成后，会生成如下项目结构：

rusttask/
├── Cargo.toml
└── src
    └── main.rs

  • Cargo.toml：项目配置文件，包含项目元数据（名称、版本、作者等）和依赖声明。

  • src/ main.rs：主源代码文件，Rust 程序的入口点。

2. 基础语法入门

变量绑定（let）与不可变性

在 Rust 中，使用let关键字声明变量，默认情况下变量是不可变的，这是 Rust 保证内存安全的重要机制之一。不可变性意味着一旦变量被绑定值后，就不能再修改其值，这有助于避免多线程环境下的竞态条件等问题。

// 声明不可变变量a并绑定值10
let a = 10;
// 尝试修改a的值会报错
// a = 20;  // 错误：cannot assign twice to immutable variable `a`
// 使用mut关键字声明可变变量b
let mut b = 20;
// 可以多次修改可变变量的值
b = 30;
b = 40;
原生数据类型

Rust 是一种静态类型语言，所有变量的类型在编译时就已经确定。Rust 提供了丰富的原生数据类型，主要包括：

  1. 整数类型：根据长度和有无符号分为i8、i16、i32、i64、i128（有符号）和u8、u16、u32、u64、u128（无符号），默认整数类型为i32。
  1. 浮点数类型：f32（单精度）和f64（双精度），默认浮点数类型为f64。
  1. 布尔类型：bool，值为true或false。
  1. 字符类型：char，表示单个 Unicode 字符，用单引号包裹。
  1. 字符串类型：String（可增长的动态字符串）和&str（字符串切片，不可变）。
let integer: i32 = 100;         // 有符号32位整数
let unsigned: u64 = 1000000;    // 无符号64位整数
let float: f64 = 3.14159;       // 双精度浮点数
let boolean: bool = true;       // 布尔值
let character: char = 'R';      // 字符
let string: String = "Rust".to_string(); // 动态字符串
let str_slice: &str = "Hello";  // 字符串切片
表达式与语句的区别

在 Rust 中，语句和表达式是两个不同的概念：

  • 语句：执行某些操作但不返回值的代码行，以分号结尾。例如变量声明、函数调用等。
  • 表达式：计算并产生一个值的代码片段，通常不使用分号结尾（若使用分号则会变成语句，丢弃返回值）。例如数学运算、函数调用（如果函数有返回值）等。
// 语句示例
let x = 5;          // 变量声明语句
println!("Hello");  // 函数调用语句
// 表达式示例
let y = {
    let a = 3;
    let b = 4;
    a + b  // 表达式，返回a + b的值
};  // y的值为7
// 以下代码会报错，因为表达式后面加了分号变成了语句，没有返回值
// let z = { 1 + 2; };  // 错误：block cannot be used as an expression because it returns ()
println!宏的使用

println!是 Rust 中常用的宏，用于向标准输出打印文本。它支持格式化输出，使用类似 C 语言printf的格式字符串语法。

let name = "Rust";
let version = 1.0;
// 基本打印
println!("Hello, world!");
// 格式化打印，使用{}作为占位符
println!("Hello, {}!", name);
// 多个占位符，按顺序对应
println!("{} is version {}.", name, version);
// 可以为占位符指定名称
println!("{language} is version {ver}.", language = name, ver = version);
// 打印换行符
println!();

3. 项目实战

创建 RustTask 项目

现在我们正式开始创建 RustTask 项目。打开终端，进入你想要存放项目的目录，执行以下命令：

# 创建RustTask项目
cargo new rusttask --bin
# 进入项目目录
cd rusttask
编写基础入口函数并输出欢迎信息

创建项目后，Cargo 已经为我们生成了一个简单的 Hello World 程序。我们需要修改src/main.rs文件，使其输出 RustTask 项目的欢迎信息。

打开src/main.rs文件，默认内容如下：

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

将其修改为：

fn main() {
    println!("===== RustTask 命令行任务管理系统 =====");
    println!("欢迎使用RustTask，这是一个基于Rust开发的命令行任务管理工具。");
    println!("通过本项目，你将学习Rust编程的核心语法与工程实践能力。");
}
编译并运行程序

修改完成后，使用 Cargo 编译并运行程序：

# 编译项目
cargo build
# 运行程序
cargo run

如果一切顺利，终端将输出我们编写的欢迎信息：

===== RustTask 命令行任务管理系统 =====
欢迎使用RustTask，这是一个基于Rust开发的命令行任务管理工具。
通过本项目，你将学习Rust编程的核心语法与工程实践能力。

实践作业

实现一个简单的命令行程序，输出个人信息并计算简单数学表达式。具体要求：

  1. 声明变量存储你的姓名、年龄等个人信息，并输出到终端。
  1. 声明两个整数变量，计算它们的和、差、积、商，并输出结果。
  1. 声明一个浮点数变量，计算其平方和平方根（提示：使用std::f64::sqrt函数），并输出结果。
fn main() {
    // 在此处编写代码
}

通过完成这个作业，你可以进一步巩固本章学习的变量声明、数据类型、表达式和println!宏等知识点。

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