rust语言特点及基础配置

2018-10-23

Rust是mozilla推出的一款系统级的编程语言，其两大特点在于零开销抽象和安全性。
在大学里时候，就开始注意到rust语言的动态了。
当时，我在啃一本大块头的C++书籍《C++ Primer》，觉得rust处处针对到了C++的痛处。
学习rust，即能够让你用不输于C++的特性编程，而又不用花费太多的精力在语法的各种特例和各种细枝末节的坑中。

优秀的程序员都需要掌握多语言以学习不同的思维方式。对于系统级语言，rust是相当优秀的，
最近趁着有点时间，得好好学习一下这门我垂诞已久的语言了。

1. rust的特点

在大学里时候，就开始注意到rust语言的动态了。当时，我在啃一本大块头的C++书籍《C++ Primer》。

C++是相当难学，其中是因为其因为历史遗留原因及与C的兼容性，导致语法正交性、统一性差，
要学习的语法点及要避免的踩坑点相当之多，乃至于一部分同学都是“C++从入门到放弃”了。（我也是）
而剩下一部分说用C++的同学，实际上是C with class，不敢用太高级的特性，怕hold不住。。。

1.1. 拥有作为系统级语言C++的优势

类似于C++，Rust的定位是一款系统级语言，因此，它具有C++作为系统级语言的所有特点：

零开销抽象 。抽象不会引入额外的开销，编译器会编译出非常高性能的机器代码。
没有gc 。系统级语言需要应用于实时性要求高的场景，不能用gc。也用于编写底层基础设施，没有必要用gc。
内存模型没有高度封装。和C++一样，你即可以将对象分配到栈上，也可以将对象分配到堆上。
对于系统级的语言需要这些的细粒度控制力，而不是像java之类的高级语言，只需要知道引用的概念即可使用java了，无需关心内存分配问题。

1.2. 拥有更强的静态类型检查和现代语言特性

除此之外，除了拥有C++优点外，它还有：

语法干净正交，没有C++那么繁琐。
安全性。Rust语法引入所有权和生命期概念，在编译期就能检查出一部分内存管理错误，
这是rust的一个杀手锏的特性。
现代语言特性。语言特性吸收了现代语言的大量优秀特性，支持多范式。

1.3. 没有C++的历史遗留问题

从我了解到的信息来看，还有以下几种对标C++的特点，对于一个初学者，目前感受还不是很大：

现代化的模块系统，比C++那种古老的继承C语言的方式（利用#include预编译和编译单元的概念）要好用很多。
更好用的泛型。比C++的模板更容易使用。

2. rust开发环境的搭建

第一步，安装rust工具链：
官方网站推荐的方式是：

1	curl https://sh.rustup.rs -sSf \| sh

这样，会将rust工具链安装到~/.cargo/bin目录下，包括rustc、cargo 及 rustup。

推荐爬墙下载，我选择proxychains：

1 2	proxychains curl https://sh.rustup.rs -sSf > tmp.sh sh tmp.sh

第二步：安装IDE。
我推荐使用jetbrains推出的rust插件。找一个jetbrains的IDE安装就行了。
作为一名java码农，我选择idea。与把大象放入冰箱一样轻松，只需简单三步：

打开intellij idea。
Settings -> Plugins，安装rust插件。
Settings -> Languages & Framworks -> Rust 配置标准库路径和其他选项。

好了，新建一个项目，你会发现多了一个rust选择项。

作为初学者，不要花费过多精力在工具链上，首先应该快速搞起一个环境，然后上手语法写几个demo。

3. 第一个rust程序

作为第一个rust程序，首先来个选择排序压压惊：

fn selection_sort(nums: &mut Vec<i32>) {
    for i in 0.. nums.len() {
        let mut min = i;
        for j in i.. nums.len() {
            if nums[j] < nums[min] {
                min = j;
            }
        }
        nums.swap(i, min);
    }
}

rust中的语法不是C系语法，所以熟悉rust的语法需要多多编写代码练习。上面代码涉及到的语法有：

首先，使用关键字let声明变量，rust鼓励使用自动类型推导。
默认来说，变量默认不可变。如果需要使得变量可变，则需要显式的声明为mut。rust鼓励使用不可变变量。
也可以指定类型，但是和C系语法不同，是标注在变量后面。对于习惯C系语法（C，java，js）的人来说，好不习惯。。。
C系语法不需要定义函数的关键字，开头就是返回类型。于此不同，rust使用fn作为定义函数的关键字。
rust中也有while循环和for循环。和C系语法不同，for循环是用来迭代列表。如果是需要迭代一个数字区间，
则可以使用(1..10)，它实际上创建了一个Range<i32>类型的对象并迭代。

接下来是将Vector转字符串的辅助函数：

fn vector_to_string(nums: &Vec<i32>) -> String {
    let mut s = String::new();
    for i in nums.iter() {
        s += &(i.to_string() + " ");
    }
    return s;
}

String::new暗示出，rust中没有构造函数和new运算符。怎么创建对象？用静态工厂函数。
这个设计省了很多麻烦，首先，即使给你构造函数，工程实践上也会再封装一层各种工厂。
其次，你不会弄出一个初始化一半的对象。如java中的this引用泄漏。
String对象支持+=操作，这表明Rust支持运算符重载。

最后，main函数：

fn main() {
    let mut v = vec![9, 2, 5, 4, 8, 12, 1];
    selection_sort(&mut v);
    println!("{}", vector_to_string(&v));
}

vec!实际上是一个宏，rust支持强大的宏，强大到类似lisp的那种。
&是引用符，涉及到所有权和借用的概念。

4. 学习方法与资料

对于有着一定基础的程序员，学习一门语言，个人觉得，最有效率的方式是：

结合现成的示例程序，学习语法教程。
写总结，按照自己的理解总结语法，写笔记。
写demo、造轮子。找几个典型的主题，写小demo、轮子试试手。

最后，有一些值得学习的资料：

rust官方文档：https://www.rust-lang.org/zh-CN/documentation.html
学习rust的主要资料。
《通过例子学习Rust》 https://rustcc.github.io/rust-by-example/index.html
弥补Rust官方文档的不足，对于语法搭配一部分例子来参考。
rust的awesome系列。https://github.com/rust-unofficial/awesome-rust

5. 最后

对于编程语言的理解，每个人有着不同的观点。

就我个人而言，我更赞同《代码大全》中的隐喻，即编程语言是程序员工具箱中的一把趁手的工具，
总体而言，它尽量使用良好的设计避免给程序员造成额外的负担，又具备强大的特性使得程序员可以优雅实现各类需求。
包括统一正交的语法、优秀的类型系统、不破坏统一性的适当的语法糖等。