1. Rust 语言概述和环境搭建

Rust 最初是由 Mozilla 工程师 Graydon Hoare 开发，在 2006 年左右，Graydon Hoare 因不满系统编程语言在内存安全与性能之间的难以兼得，便主导了 Rust 这个业余项目。2009 年，项目得到了 Mozilla 的关注，并开始正式赞助 Rust，2010年，Rust 作为 Mozilla 官方项目首次对外公开。

1.1. 概述

1.1.1. 什么是 Rust

Rust 是一门现代系统编程语言，其设计目标是保证系统编程语言的高性能的同时，保证内存安全，总结起来，Rust 的整体设计目标就是：高性能，内存安全和可靠性。

作为一门系统编程语言，可以胜任的方向如下：

系统开发；
后端服务；
命令行工具；
嵌入式开发；
WebAssembly。

1.1.2. Rust 语言的优势

高性能。Rust 编译后直接生成机器代码，没有虚拟机运行环境，性能接近 C/C++。
内存安全。Rust 通过所有权系统，在编译阶段检查内存生命周期、引用有效性、数据访问规则。从而避免空指针，野指针，内存泄漏等问题。
无垃圾回收。Rust 不采用 Java、Go 中的垃圾回收机制。而内存释放是由所有权和生命周期在编译阶，段完成。
丰富的类型系统。Rust 提供强类型、模式匹配、Trait、泛型，可以构建安全可靠的大型程序。

1.2. Rust 开发环境搭建

开始学习 Rust 语言之前，首先要在本地搭建 Rust 的开发环境，Rust 编译工具可以去官方网站下载，官网的下载地址为：https://www.rust-lang.org/zh-CN/tools/install。进去后，会根据你当前的系统推荐对应的下载，我这里以 Windows 为例，如下：

选择对应的版本，执行安装。安装过程在这里就不再赘述了。其他的系统，如 macOS，Linux 或其他类 Unix 系统需要下载对应的编译工具。

安装完成后，在命令行输入命令：

rustc -V

如果安装成功后，会打印出 Rust 编译工具的版本信息，如下：

这里的 rustc 就是 Rust 的编译工具，安装成功后，除了帮你安装好了 Rust 的编译工具 rustc 之外，还包含了：

cargo：项目管理工具
rustup：工具链管理
rustfmt：代码格式化
clippy：代码检查

这些在后面章节会详细介绍。

1.3. 第一个程序

学习编程语言，好像完成打印 “Hello World” 已经成为标配的第一段代码，这里也实现一个 “Hello World” 的打印程序。

1.3.1. 编写“hello world”

首先，创建一个文件夹，在该文件夹中新建一个 rust 文件，命名为 hello_world.rs。注意，Rust 文件以 .rs 扩展名结尾。rust 文件名的命名时推荐使用 snake_case，即全部小写，单词之间使用下划线 _ 连接。具体代码如下：

fn main() {
    println!("hello world");
}

使用 rustc 对 rust 源文件编译：

rustc hello_world.rs

此时，得到了编译后的二进制可执行文件 hello_world，下面执行该文件：

./hello_world

在使用 rustc 对 rust 源文件编译，也可以指定特定的输出，代码如下：

rustc hello_world.rs -o main

这样，生成的二进制程序的名称就是 main。

1.3.2. 代码分析

上面代码虽然简短，只有三行，但它已经包含了 Rust 中几个最重要的语法概念：函数、入口函数、代码块、宏、字符串、语句等。

首先，main() 函数是 Rust 程序的入口，且对于 Rust 程序来说，如果是可执行程序，必须有一个名为 main 的函数。fn 是 Rust 的关键字，表示的是后面的 main 是一个函数，定义函数的语法如下：

fn 函数名(函数参数列表) -> 返回值类型 {
    函数体
}

在 main 函数中，函数参数列表为空，返回值也为空，更加复杂的函数形式，我们将会在后面的章节中详细介绍。函数体部分是由语句构成的，在 Rust 中规定语句以分号 ; 结尾。在上面函数体中只包含了一条语句，作用是打印“hello world”。注意这里的 println! 并不是一个函数，而是一个 Rust 宏。Rust 宏是一种用来编写可生成代码的代码，是一种扩展 Rust 语法的方式。

1.4. Cargo 与项目管理

仅仅使用 rustc 编译简单程序是没问题的，不过随着项目的增长，你可能需要管理你项目的方方面面，并让代码易于分享。Cargo 就是这样的工具，Cargo 是 Rust 官方提供的构建工具和包管理工具，它不仅负责创建项目、编译代码、运行程序，还承担着依赖管理、测试、文档生成以及发布等任务。可以说，Cargo 是 Rust 生态系统的核心。

1.4.1. 什么是 Cargo

Cargo 是 Rust 官方提供的项目管理工具，也是 Rust 默认的构建系统和包管理器。当我们安装 Rust（通过 rustup）时，Cargo 会一同安装，因此无需额外下载或配置。可以通过下面的命令查看 Cargo 是否已经安装成功：

cargo -V

只要能够看到版本号，就说明 Cargo 已经安装完成。

1.4.2. Cargo 的常用操作

首先，Cargo 可以帮助创建项目，使用 cargo new 命令能自动生成标准的项目结构，具体代码如下：

cargo new my_project

这样就能生成标准的项目结构，针对上面的例子，我们在当前文件夹下执行 cargo new hello_world，这样就创建了一个项目，目录结构如下：

├── .
│ ├── Cargo.lock
│ ├── Cargo.toml
│ ├── src
│ │ ├── main.rs

在 src 文件夹下已经初始化了一个 main.rs 文件，文件中要执行的就是打印 “Hello, world!”。Cargo 提供了编译和执行的命令，编译代码如下：

cargo build

这样便会在目录下生成 target 文件夹，该文件夹下就是编译好的可执行文件。也可以直接使用下面的代码编译并运行代码：

cargo run

如果要最终发布，可以在 cargo build 命令后加上 release 参数即可，具体代码如下：

cargo build --release

注意：在用 cargo 初始化并编译执行时，入口文件必须是 main.rs。

除了提供上述编译执行的命令之外，还有代码检查，运行测试，格式化代码，静态检查，生成文档，具体代码如下：

cargo check # 代码检查
cargo test # 运行测试
cargo fmt # 格式化代码
cargo clippy # 静态检查
cargo doc --open # 生成文档

1.4.3. Cargo.toml

在使用 cargo new 创建项目时，会自动生成 Cargo.toml 文件，这是 Rust 项目的配置文件，具体内容如下：

[package]
name = "hello_world"
version = "0.1.0"
edition = "2024"

[dependencies]

其中，name 是项目名称，version 表示当前版本，edition 表示 Rust Edition，dependencies 表示第三方依赖列表，目前为空，后续添加第三方库时，都会在这里进行配置。

1.5. 本章小结

本章简单概述了 Rust 的发展，以及 Rust 的特点，优势等。其次是 Rust 开发环境的搭建，如何编写第一个 “Hello World” 程序，最后介绍了 Rust 中的项目管理工具 Cargo，为后面章节的学习提供必要的基础。

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