第 1 章：Rust 入门基础

第 1 章：Rust 入门基础

1.1 Rust 语言简介

Rust 是一门系统级编程语言，强调性能、安全性和并发。它常用于编写操作系统组件、嵌入式程序、网络服务、命令行工具和高性能库。

• 目标：在无垃圾回收器的情况下实现内存安全
• 核心特性：所有权、借用、生命周期、零成本抽象、模式匹配
• 工具链：rustc、cargo、rustup、rustfmt、clippy
• 生态：crates.io、Rust Playground、官方文档

1.2 开发环境搭建

1.2.1 Windows 推荐：MSYS2 + MinGW64 + Rust

1. 安装 MSYS2

   • 下载地址：https://www.msys2.org/
   • 运行安装程序，完成后打开 MSYS2 MinGW 64-bit 终端
   • 更新核心包：

     pacman -Syu
     

   • 关闭终端后重新打开 MinGW 64-bit 终端，再次更新：

     pacman -Su
     

2. 安装 MinGW64 工具链

   • 安装基本工具：

     pacman -S --needed base-devel mingw-w64-x86_64-toolchain
     

   • 安装 git、curl、make 等常用工具：

     pacman -S --needed mingw-w64-x86_64-git mingw-w64-x86_64-curl mingw-w64-x86_64-make
     

3. 安装 Rust 与 rustup

   • 在 MinGW64 终端中执行官方安装脚本：

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

   • 如果喜欢 GUI 安装，可在 Windows 上运行 rustup-init.exe
   • 安装完成后，使用 MinGW64 终端检查：

     rustc --version
     cargo --version
     rustup show
     

4. 配置 Rust 目标和工具链

   • 默认安装 stable 工具链：

     rustup default stable
     

   • 如果需要构建 x86_64-pc-windows-gnu：

     rustup target add x86_64-pc-windows-gnu
     

   • 通过 MSYS2 MinGW64 终端运行时通常使用 x86_64-pc-windows-gnu 目标

5. VS Code 设置

   • 安装 Visual Studio Code
   • 推荐扩展：
     • rust-lang.rust-analyzer
     • ms-vscode.cpptools（可选，用于 C/C++ 相关原生库调试）
     • matklad.rust-analyzer
   • 在 VS Code 中打开项目文件夹
   • 如果使用 MSYS2 终端编译，建议将 VS Code 终端类型设置为 PowerShell 或命令提示符，并确保 PATH 包含 MSYS2 的 mingw64/bin
   • 在 settings.json 中可加入：

     {
       "terminal.integrated.shell.windows": "C:\\Windows\\System32\\WindowsPowerShell\\v1.0\\powershell.exe",
       "terminal.integrated.env.windows": {
         "PATH": "C:\\msys64\\mingw64\\bin;${env:PATH}"
       }
     }
     

6. 常用命令

   • rustc --version
   • cargo --version
   • rustup update
   • rustup default stable
   • cargo new hello_rust
   • cargo init
   • cargo run
   • cargo build
   • cargo check

7. 创建项目

   • 创建新项目：cargo new hello_rust
   • 初始化现有目录：cargo init
   • 进入目录：cd hello_rust
   • 编译运行：cargo run
   • 仅编译：cargo build
   • 语法检查：cargo check

1.3 基本语法

变量与可变性

fn main() {
    let x = 5;
    let mut y = 10;
    y += 2;
    println!("x = {}, y = {}", x, y);
}

• let 默认绑定不可变变量
• let mut 声明可变变量
• const 定义常量，必须显式指定类型且在编译时求值
• 变量遮蔽（shadowing）允许重新绑定同名变量

let x = 5;
let x = x + 1;

数据类型

Rust 常用标量类型：

• 整数：i32, u32, i64, usize
• 浮点数：f32, f64
• 布尔：bool
• 字符：char

复合类型：

• 元组：(i32, f64, char)
• 数组：[i32; 5]

类型推断允许省略大部分显式类型，但函数参数、常量通常需要指定类型。

表达式与语句

Rust 区分表达式和语句：

• 语句不会返回值，例如 let x = 5;
• 表达式会返回值，例如 5 + 6

let x = {
    let y = 3;
    y + 1
};

注释

• 单行注释：// ...
• 多行注释：/* ... */
• 文档注释：/// 或 //!

1.4 函数与控制流

函数定义

fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
    a + b
}

• fn 用于定义函数
• 参数必须指定类型
• 返回类型使用 -> 标注
• 最后一个表达式可省略 return

控制流

if / else:

let number = 7;
if number < 5 {
    println!("小于 5");
} else {
    println!("大于等于 5");
}

循环：

• loop：无限循环，通常与 break 结合
• while：条件循环
• for：在迭代器上迭代

for i in 1..5 {
    println!("{}", i);
}

模式匹配基础

if let 是处理简单模式匹配的便捷方式：

let some_value = Some(3);
if let Some(x) = some_value {
    println!("value = {}", x);
}

1.5 小结与练习

练习建议：

• 写一个程序计算 1~n 的阶乘
• 实现摄氏度 <-> 华氏度转换函数
• 练习使用 let mut、const 和遮蔽
• 通过 cargo check 和 cargo run 观察编译与运行区别