RUST图解 第 1 章：入门（Getting Started）

RUST图解 第 1 章：入门（Getting Started）

章节概要

本章引导你完成 Rust 的安装（rustup）、第一个 Hello World 程序的编写与运行，以及 Cargo 包管理器的基本使用。

本章图解

目录

• 1.1 安装（Installation）
• 1.2 Hello, World!
• 1.3 Hello, Cargo!

正文内容

让我们开启你的 Rust 之旅！学习⼀⻔新语⾔有很多内容需要掌握，但每段旅程都始于脚下。在本章中，我们将讨
论以下内容：

• 在 Linux、macOS 和 Windows 上安装 Rust
• 编写⼀个打印 Hello, world! 的程序
• 使⽤ Rust 的包管理器兼构建⼯具 cargo

安装（Installation）

安装 Rust 的第⼀步是下载并安装 rustup，这是⼀个⽤于管理 Rust 版本及相关⼯具的命令⾏⼯具。下载过程需要
⽹络连接。
注意：如果你出于某种原因不想使⽤ rustup，可以参阅官⽅的 Other Rust Installation Methods ⻚⾯获取
更多选项。
以下步骤将为你安装 Rust 编译器的最新稳定版本（stable）。Rust 的稳定性保证确保了本书中所有能够编译的代
码示例，在更新的 Rust 版本中依然能够继续编译。不同版本之间的输出可能会有细微差别（因为 Rust 经常改进错
误提示和警告），但任何安装的较新稳定版都可以正常配合本书内容使⽤。
命令⾏符号说明（Command Line Notation）
在本书中，终端命令⾏的输⼊通常以 $ 开头。你不需要输⼊ $ 符号，它只是表示命令提示符。不以 $ 开头的⾏通
常是上⼀条命令的输出。针对 PowerShell 的示例，提示符会使⽤ > ⽽不是 $。
在 Linux 或 macOS 上安装 rustup
如果你使⽤的是 Linux 或 macOS，请打开终端并输⼊以下命令：

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

该命令会下载安装脚本并启动 rustup ⼯具的安装过程，为你安装最新的 Rust 稳定版。期间可能会提示输⼊系统密
码。如果安装成功，终端将显示：
Rust is installed now. Great! PLAINTEXT
此外，你还需要⼀个链接器（linker），Rust 会⽤它将编译⽣成的⽂件组合为⼀个最终可执⾏⽂件。通常你的系统
上已经⾃带了链接器。如果遇到链接器错误，应安装⼀个 C 编译器（通常会⾃带链接器）：

• macOS：运⾏ $ xcode-select --install 获取 C 编译器。
• Linux：根据发⾏版⽂档安装 GCC 或 Clang（例如 Ubuntu ⽤户可以安装 build-essential 包）。
  在 Windows 上安装 rustup
  在 Windows 上，请访问 https://www.rust-lang.org/tools/install/ 并按照指示下载安装程序。安装过程中会提
  示你安装 Visual Studio，这能提供编译程序所需的链接器与原⽣库（如果需要帮助，可参考官⽅⽂档）。
  本书后续给出的命令在 Windows 的 CMD 和 PowerShell 中均适⽤；如果有差异，会特别说明。
  故障排除（Troubleshooting）
  检查 Rust 是否正确安装，请在终端输⼊：

rustc--versionBASH

如果安装成功，你会看到最新稳定版的版本号、提交哈希和提交⽇期，格式如下：
rustc x.y.z (abcabcabc yyyy-mm-dd) PLAINTEXT
如果未看到该输出，请检查你的系统环境变量（PATH）中是否包含了 Rust 的路径：

• Windows CMD：> echo %PATH%
• PowerShell：> echo $env:Path
• Linux / macOS：$ echo $PATH
  如果⼀切配置⽆误但仍然⽆法使⽤，可以通过 Rust 社区⻚⾯（https://www.rust-lang.org/community/）寻求其
  他“Rustacean”（Rustaceans 是 Rust 开发者的⾃称昵称）的帮助。
  更新与卸载（Updating and Uninstalling）
  通过 rustup 安装后，更新 Rust ⾮常简单，只需在命令⾏运⾏：

rustup updateBASH

若要完全卸载 Rust 和 rustup，请运⾏：

rustupselfuninstallBASH

阅读本地⽂档（Reading the Local Documentation）
Rust 安装包⾃带了⼀套完整的离线本地⽂档。在终端运⾏以下命令即可在浏览器中打开本地⽂档：

rustup docBASH

每当标准库提供了某个类型或函数，⽽你不确定其⽤法时，都可以查阅其中的 API ⽂档！
使⽤⽂本编辑器和 IDE（Using Text Editors and IDEs）
本书不对你编写代码的⼯具有任何假设，⼏乎任何纯⽂本编辑器都可以。⽬前许多编辑器和 IDE 都对 Rust 提供了
良好的⽀持（官⽅重点通过 rust-analyzer 提供 IDE ⽀持）。你可以查阅官⽅⽹站的 tools ⻚⾯了解更多推荐。

Hello, World!

安装好 Rust 后，现在开始编写你的第⼀个 Rust 程序。按照学习新语⾔的传统，我们将编写⼀个向屏幕输出
Hello, world! 的⼩程序。
项⽬⽬录设置（Project Directory Setup）
⾸先创建⼀个⽬录来存放 Rust 代码。Rust 对代码存放在哪⾥没有硬性要求，但建议在⽤户主⽬录下创建⼀个
projects ⽬录来集中存放。
在终端中执⾏以下命令：
对于 Linux、macOS 和 Windows PowerShell：

mkdir ~/projectsBASHcd ~/projects mkdir hello_world cd hello_world

对于 Windows CMD：

mkdir “%USERPROFILE%\projects” CMD
cd /d “%USERPROFILE%\projects”
mkdir hello_world
cd hello_world
Rust 程序基础（Rust Program Basics）
在 hello_world ⽬录下新建⼀个名为 main.rs 的源⽂件。

• Rust 源⽂件⼀律以 .rs 作为扩展名。
• 如果⽂件名由多个单词组成，按照约定习惯使⽤下划线分隔，例如 hello_world.rs ⽽不是
  helloworld.rs。
  打开 main.rs 并输⼊以下代码（代码清单 1-1）：

// Listing 1-1: A program that prints Hello, world! RUSTfnmain(){println!("Hello, world!");}

保存⽂件后返回终端，在 ~/projects/hello_world ⽬录下执⾏编译与运⾏命令：
在 Linux 或 macOS 上：

rustc main.rsBASH./main

Hello, world!
在 Windows 上（使⽤.\main运⾏）：

rustc main.rs CMD
.\main
Hello, world!
如果屏幕上打印出了 Hello, world!，恭喜你！你已经正式写出了⼀个 Rust 程序，成为了⼀名 Rust 程序员——
欢迎加⼊！
Rust 程序结构剖析（Anatomy of a Rust Program）
让我们逐⾏细致拆解这个程序：

fnmain(){RUST}

1. fn main() { … } 定义了⼀个名为 main 的函数。

2. main函数是极其特殊的：在每⼀个 Rust 可执⾏程序中，它永远是程序启动后最先执⾏的代码。

3. 括号 () 内⽤于放置参数列表，当前 main 函数没有参数，也不返回任何值。

4. 函数体被包裹在花括号 {} 中。Rust 要求所有函数体都必须⽤花括号包裹。通常的代码规范是将左花括号与
   函数签名放在同⼀⾏，中间保留⼀个空格。（Rust ⾃带了官⽅⾃动格式化⼯具 rustfmt 来维持代码⻛格的统
   ⼀）。
   接下来看函数体内部的代码：
   println!(“Hello, world!”); RUST
   这⾏代码完成了打印⽂本的⼯作，其中有三个关键细节：

5. 调⽤的是宏（Macro），⽽⾮普通函数：它使⽤的是 println!（带感叹号 !）。如果是普通函数，则写作
   println。Rust 的宏⽤于实现元编程与代码⽣成，宏与函数的语法规则不尽相同（将在第 20 章深⼊探讨）。现
   在只需记住：带 ! 意味着你在调⽤宏。

6. 传递字符串字⾯量：我们将 “Hello, world!” 作为参数传给 println!，宏会将其输出到屏幕。

7. 以分号结尾：代码以分号 ; 结尾，表明当前表达式已经结束，下⼀条表达式可以开始。绝⼤多数 Rust 语句
   都以分号结尾。
   编译与运⾏（Compilation and Execution）
   Rust 是⼀⻔预先编译（ahead-of-time compiled）的语⾔。在运⾏之前，必须先使⽤编译器 rustc 进⾏编译：

rustc main.rsBASH

这与 C/C++（使⽤ gcc 或 clang）类似。编译成功后，Rust 会输出⼀个⼆进制可执⾏⽂件：

• 在 Linux/macOS 上运⾏ ls，会看到 main（可执⾏⽂件）和 main.rs。
• 在 Windows 上会⽣成 main.exe 以及包含调试信息的 main.pdb。
  可执⾏⽂件⽣成后，即使在⼀台没有安装 Rust 编译环境的机器上，也可以直接分发并运⾏该⼆进制⽂件。这与
  Python、Ruby 或 JavaScript 等动态语⾔不同（那些语⾔需要⽬标机器装有解释器/运⾏环境）。
  对于简单的单⽂件程序，直接使⽤ rustc 即可；但随着项⽬规模变⼤、需要引⼊第三⽅依赖库以及多⽂件协同管
  理，直接调⽤ rustc 会变得⾮常繁琐。为此，Rust 官⽅提供了项⽬管理利器：Cargo。

Hello, Cargo!

Cargo 是 Rust 官⽅的构建系统（build system）和包管理器（package manager）。绝⼤多数 Rustacean 都会
使⽤ Cargo 来管理项⽬，因为它接管了诸如编译构建代码、下载项⽬依赖库（dependencies）以及编译这些库等
绝⼤部分繁琐任务。
如果你使⽤了官⽅推荐的安装⽅式，Cargo 会与 Rust ⼀同被安装到系统中。可以通过以下命令验证：

cargo--versionBASH

使⽤ Cargo 创建项⽬（Creating a Project with Cargo）
回到你的 projects ⽬录，执⾏以下命令创建⼀个新项⽬：

cargo new hello_cargoBASHcd hello_cargo

进⼊ hello_cargo ⽬录后查看⽂件，你会发现 Cargo 为我们⽣成了两个⽂件和⼀个⽬录：

1. Cargo.toml：项⽬的配置⽂件。

2. src/ ⽬录：包含⼀个初始化的 main.rs ⽂件。

3. Git 仓库：Cargo 还会默认初始化⼀个新的 Git 仓库并⽣成⼀个 .gitignore ⽂件（如果是在已有 Git 仓库
   中执⾏，则不会重复⽣成，也可使⽤ --vcs 参数指定版本控制⼯具）。
   打开 Cargo.toml，内容⼤致如下（代码清单 1-2）：

Listing 1-2: The contents of Cargo.toml generated by cargo new TOML

[package]
name = “hello_cargo”
version = “0.1.0”
edition = “2024”
[dependencies]

• 这⼀⽂件采⽤ TOML（Tom’s Obvious, Minimal Language）格式，这是 Cargo 的配置语⾔。
• [package] 是⼀个段落标题，表示后续内容⽤于配置当前包（package）。
• 紧随其后的三⾏是项⽬元数据：包名（name）、版本号（version）以及使⽤的 Rust 版本标准
  （edition）。
• [dependencies] 段落⽤于列出当前项⽬所依赖的第三⽅代码包（在 Rust 中，代码包统称为 crate）。当前
  项⽬没有依赖，因此下⽅为空。
  打开 src/main.rs：

fnmain(){RUSTprintln!("Hello, world!");}

Cargo 同样⾃动为我们⽣成了⼀个基础的 Hello, world! 程序！
Cargo 的⼯程惯例：

• 所有的源代码⽂件都应放在 src/ ⽬录下。
• 项⽬根⽬录只⽤于放置 README、许可协议（license）、配置⽂件（如 Cargo.toml）等⾮代码⽂档与资
  源。
• 如果你有⼀个现有的未使⽤ Cargo 的⽼项⽬，只需将代码移⾄ src ⽬录下，并在项⽬根⽬录运⾏ cargo
  init 即可将其转换为标准的 Cargo 项⽬。
  构建与运⾏ Cargo 项⽬（Building and Running a Cargo Project）
  在 hello_cargo ⽬录下，运⾏构建命令：

cargo buildBASH

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

• 该命令会在 target/debug/ ⽬录下⽣成可执⾏⽂件 hello_cargo（Windows 下为
  target\debug\hello_cargo.exe）。

• 默认构建为调试构建（Debug build），带有调试信息且不包含性能优化。

• 你可以直接⼿动运⾏⽣成的⽬标程序：./target/debug/hello_cargo。

• ⾸次构建时，根⽬录下还会⾃动⽣成⼀个 Cargo.lock ⽂件，⽤于精确锁定各依赖项的版本号以保证可重现
  构建，通常⽆需⼿动修改该⽂件。
  cargo run
  更常⽤的命令是 cargo run，它会在⼀个步骤中完成编译与运⾏：

cargo runBASH

Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0 secs
Runningtarget/debug/hello_cargo
Hello, world!
如果代码此前已经编译过且未发⽣任何改动，Cargo 会跳过重新编译，直接运⾏现有的⼆进制⽂件。
cargo check
在编写代码时，开发者通常会频繁检查代码是否存在语法或类型错误。运⾏ cargo check 可以快速检查代码是否能
通过编译，但不会耗费时间去链接⽣成可执⾏⽂件：

cargo checkBASH

Checking hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.32 secs
由于省去了⽣成⼆进制⽂件的环节，cargo check 通常⽐ cargo build 快得多。许多 Rustaceans 会在编码过程
中周期性运⾏它，直到需要最终运⾏时才调⽤ cargo build 或 cargo run。
发布构建（Building for Release）
当你的项⽬开发完毕、准备交付使⽤或进⾏基准性能测试时，可以加上 --release 参数：

cargo build--releaseBASH

• 这会开启所有代码优化，将优化后的可执⾏⽂件输出到 target/release/ ⽬录。
• 优化会使程序运⾏速度⼤幅提升，但相应的编译耗时会变⻓。
• 因此 Rust 将其分为了两个配置环境：开发环境（调试构建，频繁快速重编）和发布环境（耗时编译，追求
  极致运⾏性能）。
  总结 Cargo 的核⼼命令

1. cargo new ：创建新项⽬。

2. cargo build：编译构建调试版项⽬。

3. cargo run：⼀步完成编译并运⾏。

4. cargo check：快速检查语法与类型错误（不⽣成⼆进制⽂件）。

5. cargo build --release：开启优化，构建⽤于发布的最终⼆进制程序。
   并且，使⽤ Cargo 的最⼤好处之⼀是：⽆论你在 Linux、macOS 还是 Windows 上开发，所有的命令与⼯作流是
   完全统⼀的。
   本章⼩结（Summary）
   在第 1 章中，你已经完成了 Rust 学习旅程的第⼀步，掌握了：

6. 如何使⽤ rustup 安装和更新最新稳定版的 Rust。

7. 如何打开本地的离线 API ⽂档（rustup doc）。

8. 如何直接使⽤ rustc 编写、编译并运⾏ Hello, world! 程序。

9. 如何使⽤ Rust 官⽅标准⼯具 cargo 创建、检查、构建和运⾏项⽬。
   接下来，在第 2 章中，我们将通过亲⼿制作⼀个完整的猜数游戏（Guessing Game）实战项⽬，带你初识变量、
   ⽤户输⼊处理、第三⽅依赖库（crate）、匹配模式及错误处理等核⼼概念！