Rust编程语言

欢迎阅读！这本书将教会你使用Rust编程语言。 Rust是一个注重安全与速度的现代系统编程语言，通过在没有垃圾回收的情况下保证内存安全来实现它的目标，这使它成为一个在很多其它语言不适合的用例中 大展身手的语言：嵌入到其它语言中，在特定的时间和空间要求下编程，和编写底层代码，例如设备驱动和操作系统。它通过一系列的不产生运行时开销的编译时安 全检查来提升目前语言所关注的这个领域，同时消除一切数据竞争。Rust同时也意在实现“零开销抽象”，即便在这些抽象看起来比较像一个高级语言的特性。 即便如此，Rust也允许你像一个底层语言那样进行精确的控制。

《Rust编程语言》被分为7个部分。这个介绍是第一部分。之后是：

• 准备 - 为你的电脑安装Rust开发环境
• 学习Rust - 通过小项目来学习Rust编程
• 高效Rust - 编写优秀Rust代码的高级内容
• 语法和语义 - Rust各个部分，被拆分成小的部分讲解
• Rust开发版 - 还未出现在稳定版本中的最新功能
• 词汇表 - 书中使用的术语的参考
• 学院派研究 - 影响过Rust的文献

在阅读了介绍这部分之后，你可以根据喜好深入到“学习Rust”或“语法和语义”部分：如果你想通过项目深入了解，可以先选择“学习Rust”;如果你想从头开始，并且学习一个完整的内容再学习另一个，你可以从“语法和语义”开始。丰富的交叉连接将这些部分联系到一起。

贡献

生成这本书的源文件可以在GitHub上找到：github.com/rust-lang/rust/tree/master/src/doc/trpl

Rust简介

Rust是你会感兴趣的语言吗？让我们检查一些小的代码例子来展示它的部分威力。

使Rust显得独一无二的主要概念是“所有权”。考虑这个小例子：

fn main() { let mut x = vec!["Hello", "world"];  } 

这个程序创建了一个叫做x的变量绑定。这个绑定的值是一个Vec<T>，一个vector，我们通过一个定义在标准库中的宏来创建它。这个宏叫做vec，并且我们通过一个!调用宏。这遵循了Rust的一般原则：让一切明了。宏可以做比函数调用复杂的多的多的工作，并且它们在视觉上也是有区别的。!也方便了解析，更容易编写工具，这也是很重要的。

我们使用了mut来使x可变：再Rust中绑定是默认是不可变的。在下面的例子中这个vector是可变的。

另外值得注意的是这里我们并不需要一个类型注释：因为Rust是静态类型的，我们并不需要显式的标明类型。Rust拥有类型推断来平衡静态类型的能力和类型注释的冗余。

Rust与堆分配相比倾向于栈分配：x被直接储存在栈上。然而，Vec<T>类型在堆上为vector的元素分配了空间。如果你并不熟悉这里的区别，目前你可以忽略它，或者看看“栈与堆”。作为一个系统编程语言，Rust给予你控制内存分配的能力，不过当我们上手后，这并不是什么大问题。

之前，我们提到“所有权”是Rust中的一个关键概念。在Rust用语中，x被认为“拥有”这个vector。这意味着当x离开作用域，vector的内存将被销毁。这由Rust编译器决定，而不是通过类似垃圾回收器这样的机制。换句话说，在Rust中，你并不需要自己调用像malloc和free这样的函数：编译器静态决定何时你需要分配和销毁内存，并自动调用这些函数。人非圣贤孰能无过,不过编译器永远也不会忘记。

让我们为例子再加一行：

fn main() { let mut x = vec!["Hello", "world"]; let y = &x[0];  } 

我们引入了另一个绑定，y。在这个例子中，y是对vector第一个元素的“引用”。Rust的引用类似于其它语言中的指针，不过带有额外的编译时安全检查。引用用“借用”它指向的内容，而不是拥有它，来与所有权系统交互。这里的区别是，当一个引用离开作用域，它不会释放之下的内存。如果它这么做了，我们会释放两次，这是很糟的！。

让我们增加第三行。这看起来并不会引起错误，不过实际上会造成一个编译错误：

fn main() { let mut x = vec!["Hello", "world"]; let y = &x[0];        x.push("foo");  } 

push是vector的一个方法，它在vector的末尾附加另一个元素。当我们尝试编译这个程序时，我们得到一个错误：

error: cannot borrow `x` as mutable because it is also borrowed as immutable      x.push(4);      ^  note: previous borrow of `x` occurs here; the immutable borrow prevents  subsequent moves or mutable borrows of `x` until the borrow ends let y = &x[0];               ^  note: previous borrow ends here  fn main() {    }  ^ 

噢！Rust编译器有时给出灰常详细的错误，而这就是其中之一。正如错误所解释的，当我们让绑定可变，我们仍不能调用push。这是因为我们已经有了一个vector元素的引用，y。 当有其它引用存在时改变值是危险的，因为我们可能使这个引用无效。在这个特定的例子中，当我们创建了vector，我们可能只分配了3个元素的空间。增加 一个元素意味着将分配一个新的能放下所有4个元素的空间，拷贝旧的值，并更新内部的指针指向这个内存。所有这些都木有问题。问题是y并没有被更新，很糟糕地，y成了一个“悬垂指针”(dangling pointer)。因此，在这个例子中任何对y的使用都会引起错误，而编译器会为我们捕获了这个错误。

那么我们应该如何解决这个问题呢？这里我们可以采取两个方法。第一个方法是使用拷贝而不使用引用：

fn main() { let mut x = vec!["Hello", "world"]; let y = x[0].clone();        x.push("foo");  } 

Rust默认拥有移动语义，所以如果我们想要拷贝一些数据，我们调用clone()方法。在这个例子中，y不再是一个储存在x中vector的一个引用，而是它第一个元素的拷贝，"hello"。现在我们并不拥有一个引用，所以push()就能正常工作。

如果我们真心需要一个引用，我们需要另一种方法：确保在我们尝试修改之前，让引用离开作用域。如下：

fn main() { let mut x = vec!["Hello", "world"];        { let y = &x[0];      }        x.push("foo");  } 

我们用一对大括号创建了一个内部作用域，y会在我们调用push()之前离开作用域，所以我们不会碰到问题。

所有权的概念并不仅仅善于防止悬垂指针，也解决了一整个系列的相关问题，比如迭代器无效，并发和其它问题。