Rust 基础入门指南

1. Rust 语言概述

Rust 的历史与设计理念

Rust 是由 Mozilla 研究院的 Graydon Hoare 于2010年开始创建的系统编程语言。其设计目标是创建一种安全、并发、实用的编程语言，特别关注内存安全和并发性。

Rust 的核心设计理念包括：

内存安全，无需垃圾回收
零成本抽象
并发安全
实用性和性能

Rust 的主要特点和优势

内存安全
- 通过所有权系统和借用检查器在编译期防止常见的内存错误
- 杜绝空指针、悬垂指针和数据竞争
高性能
- 与 C/C++ 性能相当
- 没有运行时开销
- 零成本抽象
现代语言特性
- 模式匹配
- 泛型
- 特征（Trait）系统
- 函数式编程支持
安全的并发
- 编译器级别的并发安全检查
- 消息传递和共享状态并发模型

与其他编程语言的对比

与 C/C++
- 更安全的内存管理
- 更现代的语言特性
- 没有未定义行为
与 Java/C#
- 没有运行时垃圾回收
- 更低的性能开销
- 更直接的硬件控制
与 Python/JavaScript
- 静态类型
- 编译型语言
- 性能更高
- 更严格的类型系统

2. 开发环境搭建

Rust 安装

推荐使用 rustup，这是 Rust 官方的安装工具：

# 在 Windows 上
curl https://sh.rustup.rs -sSf | sh

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

安装后，你将获得：

rustc：Rust 编译器
cargo：包管理器和构建工具
rustup：工具链管理器

开发工具配置

VSCode 配置

安装 “rust-analyzer” 扩展
安装 “CodeLLDB” 扩展进行调试

CLion 配置

安装 Rust 插件
配置 Rust 工具链

第一个 Rust 程序

创建 hello_world.rs：

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

使用 rustc hello_world.rs 编译并运行

3. 基本语法与数据类型

变量与常量

// 不可变变量
let x = 5;
// x = 6; // 编译错误

// 可变变量
let mut y = 10;
y = 20; // 允许

// 常量
const MAX_POINTS: u32 = 100_000;

基本数据类型

// 整数类型
let a: i8 = -128;
let b: u32 = 42;

// 浮点类型
let f1: f32 = 3.14;
let f2: f64 = 2.71828;

// 布尔类型
let t: bool = true;
let f: bool = false;

// 字符类型
let c: char = '中';

类型推断

let x = 42;        // 自动推断为 i32
let y = 3.14;      // 自动推断为 f64

类型转换

let x = 42;
let y = x as f64;  // 显式类型转换

运算符

// 算术运算符
let sum = 5 + 10;
let difference = 95.5 - 4.3;
let product = 4 * 30;
let quotient = 56.7 / 32.2;
let remainder = 43 % 5;

// 比较运算符
let a = 5;
let b = 10;
let greater = a > b;
let less_equal = a <= b;

4. 控制流

if/else 条件语句

let number = 7;

if number < 5 {
    println!("条件为真");
} else if number == 5 {
    println!("number 等于 5");
} else {
    println!("条件为假");
}

// 三元运算符风格
let result = if number > 5 { "大于5" } else { "小于等于5" };

循环

// loop 无限循环
loop {
    println!("永远循环");
    break;  // 手动中断
}

// while 循环
let mut counter = 3;
while counter != 0 {
    println!("{}!", counter);
    counter -= 1;
}

// for 循环
for number in 1..4 {
    println!("{}!", number);
}

match 模式匹配

let x = 1;

match x {
    1 => println!("one"),
    2 => println!("two"),
    3 => println!("three"),
    _ => println!("anything"),
}

if let 和 while let

// if let 简化匹配
let some_value = Some(3);
if let Some(value) = some_value {
    println!("值为：{}", value);
}

// while let
let mut stack = vec![1, 2, 3];
while let Some(top) = stack.pop() {
    println!("栈顶元素：{}", top);
}