Rust 基础语法指南 - 教程

1. Rust 环境搭建

1.1 安装 Rust 工具链

Rust 的安装过程非常简单，主要通过 rustup 工具来完成。rustup 是 Rust 官方推荐的工具链管理器，它可以帮助我们轻松地安装、更新和切换不同版本的 Rust 编译器和相关工具。

首先，我们需要打开终端或命令行界面，执行官方提供的安装脚本来安装 rustup：

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

这个命令会下载并运行 Rust 安装脚本，该脚本会自动检测您的操作系统，并安装相应的 rustup 工具。安装过程中会提示您确认安装，只需按照提示操作即可。

安装完成后，rustup 会成为我们管理 Rust 环境的主要工具。它提供了许多有用的命令来管理 Rust 版本：

• rustup update 命令用于更新 Rust 到最新稳定版本
• rustup toolchain list 显示已安装的所有工具链
• rustup default stable 设置默认使用的工具链版本

除了基本的编译器外，rustup 还会自动安装以下重要组件：

• rustc：Rust 编译器，负责将 Rust 代码编译成可执行文件
• cargo：Rust 的包管理器和构建工具，是日常开发中最重要的工具之一
• rustfmt：代码格式化工具，确保代码风格统一
• clippy：代码检查工具，帮助发现潜在的问题和改进点

1.2 配置开发环境

安装完 Rust 后，我们需要验证安装是否成功并配置好开发环境。首先，我们可以检查 Rust 编译器的版本：

rustc --version

该命令会显示当前安装的 Rust 版本号，例如 rustc 1.70.0 (90c541806 2023-05-31)。

同样，我们也应该检查 cargo 的版本：

cargo --version

为了获得更好的开发体验，强烈建议配置 IDE 插件支持。对于 Visual Studio Code 用户，推荐安装 rust-analyzer 扩展，它提供了强大的代码补全、语法高亮、错误检查等功能。其他编辑器如 IntelliJ IDEA 也有相应的 Rust 插件支持。

环境变量配置通常会在安装过程中自动完成，但有时可能需要手动配置。确保 ~/.cargo/bin 目录已经添加到系统的 PATH 环境变量中，这样就可以在任何位置使用 cargo 和 rustc 命令了。

1.3 创建第一个 Rust 项目

Rust 生态系统中，cargo 是核心的构建和包管理工具。它不仅能够管理项目的依赖关系，还能处理项目的构建、测试、文档生成等任务。

使用 cargo 创建新项目非常简单，只需要执行以下命令：

cargo new hello_world

这个命令会创建一个名为 hello_world 的新目录，其中包含完整的项目结构：

• Cargo.toml：这是项目的配置文件，定义了项目的基本信息、依赖关系等
• src/：源代码目录
  • main.rs：主程序文件，程序的入口点就在这里

Cargo.toml 文件采用 TOML 格式，包含了项目的基本配置信息：

[package]
name = "hello_world"
version = "0.1.0"
edition = "2021"
[dependencies]

默认情况下，新建的项目是一个二进制可执行项目。如果我们想要创建一个库项目，可以使用 --lib 参数：

cargo new --lib my_library

创建项目后，我们可以使用多种 cargo 命令来管理和构建项目：

• cargo run：编译并运行项目，是最常用的命令之一
• cargo build：只编译项目，生成可执行文件位于 target/debug/ 目录下
• cargo build --release：编译优化后的发布版本，位于 target/release/ 目录下
• cargo check：快速检查代码是否有语法错误，比完整编译更快
• cargo test：运行项目中的单元测试

2. 基本语法概念

2.1 变量与可变性

Rust 的变量系统具有独特的特点，其中最显著的是变量默认不可变性和所有权系统。这种设计有助于在编译期防止数据竞争和其他常见错误。

在 Rust 中，我们使用 let 关键字来声明变量：

let x = 5;

这个声明创建了一个名为 x 的不可变变量，并将其初始化为值 5。一旦声明后，就不能修改 x 的值。尝试修改不可变变量会导致编译错误：

let x = 5;
// x = 6; // 这会导致编译错误

如果确实需要修改变量的值，我们必须显式地使用 mut 关键字来声明变量为可变：

let mut y = 10;
y = 15; // 合法，因为 y 是可变的

这种设计鼓励开发者写出更安全的代码，因为它强制我们在声明变量时思考是否真的需要修改它的值。

除了普通变量，Rust 还支持常量声明，使用 const 关键字：

const MAX_POINTS: u32 = 100_000;

常量有几个重要的特点：

1. 必须在声明时指定类型
2. 只能在编译时常量表达式中使用
3. 在整个程序中都是全局有效的
4. 命名约定通常使用全大写字母和下划线

2.2 数据类型系统

Rust 拥有丰富的类型系统，包括标量类型和复合类型两大类。

标量类型是最基本的数据类型，包括：

• 整数类型：i8, i16, i32, i64, i128, isize（有符号）和 u8, u16, u32, u64, u128, usize（无符号）
• 浮点类型：f32 和 f64
• 布尔类型：bool
• 字符类型：char

let integer: i32 = 42;           // 32位有符号整数
let float: f64 = 3.14;           // 64位浮点数
let boolean: bool = true;        // 布尔值
let character: char = '';      // Unicode字符

复合类型包括元组和数组：

• 元组可以包含不同类型的数据，长度固定
• 数组包含相同类型的元素，长度也固定

let tuple: (i32, f64, char) = (42, 3.14, 'A');
let array: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5];

Rust 还具有强大的类型推断能力，大多数情况下不需要显式指定类型，编译器可以根据上下文推断出正确的类型。

2.3 函数定义与调用

函数是 Rust 程序的基本组成单元。使用 fn 关键字定义函数，函数名称遵循 snake_case 命名约定。

最基本的函数定义形式如下：

fn main() {

println!("Hello, world!");
another_function(5, 6);
}
fn another_function(x: i32, y: i32) {

println!("The value of x is: {}", x);
println!("The value of y is: {}", y);
}

函数参数必须声明类型，这有助于提高代码的清晰度和安全性。函数体由一系列语句和表达式组成，最后一行表达式的值会自动作为函数的返回值（如果没有显式使用 return 关键字）。

函数也可以有返回值，使用箭头语法指定返回类型：

fn five() -> i32 {

5
}

2.4 注释语法规范

Rust 提供了多种注释方式来帮助开发者编写清晰的代码文档。

行注释使用双斜杠 [//](file://D:\workspace\demo\1.txt)，从当前位置到行末的所有内容都会被视为注释：

// 这是行注释
let x = 5; // 行注释也可以放在代码后面

块注释使用 /* */ 形式，可以跨越多行：

/*
这是块注释
可以跨越多行
*/

文档注释是 Rust 特有的功能，使用三斜杠 [///](file://D:\workspace\demo\1.txt) 或三斜杠块注释 / ** /，专门用于为函数、结构体等生成文档：

/// 这是文档注释，用于函数文档
/// 它会被包含在生成的文档中
fn example_function() {

//! 这是内部文档注释，用于模块或crate文档
}

3. 所有权系统

3.1 所有权概念

所有权系统是 Rust 最独特和最重要的特性之一，它在不使用垃圾回收的情