为什么选择Rust

这个世界上的编程语言不计其数，仅在 TIOBE（开发语言排行榜）上被纳入统计范围的就有273种之多，下图是当下最流行的前20种编程语言。

这些优秀的编程语言往往都有自己的绝活，例如C性能非常高，Java便于抽象擅长组织大型程序，Python适合小巧的脚本，等等。但同样，它们也并非完美，性能高的C容易产生段错误（segfault，由访问不属于本程序拥有的内存所造成的崩溃，例如空指针解引用等），擅长抽象的Java需要垃圾回收（GC），上手快的Python解释执行速度较慢。所以，编程语言的设计和发展仍有进步的空间，而Rust就是近年来涌现的新一代的综合各大编程语言优点的集大成者。

Rust的设计者是这样定位这门语言的：

Rust is a system's programming language that runs blazingly fast, prevents segfaults, and guarantees thread safety.

Rust的突出优势可以总结为以下三点（无须看懂，知道Rust很厉害就完事了）：

• 内存安全：Rust最重要的特点就是可以提供内存安全保证，而且没有额外的性能损失。保证内存安全即不会出现内存访问错误，为此，Rust建立了严格的内存安全管理模型：
  • 所有权系统：每个被分配的内存都有一个独占其所有权的指针，只有当该指针被销毁时，其对应的内存才能随之被释放。所有权系统借鉴了C++的RAII机制，这是Rust无GC但是可以安全管理内存的基石。
  • 借用和生命周期：每个变量都有其生命周期，一旦超出生命周期，变量就会被自动释放。如果是借用，则可以通过标记生命周期参数供编译器检查的方式，防止出现悬垂指针，也就是释放后使用的情况。
• 零成本抽象：抽象表达能力是使用编程语言高效开发的必要条件，有些语言的抽象表达能力是靠牺牲性能换来的，而Rust的抽象表达能力不会存在运行时性能开销。Rust零成本抽象的基石是泛型和trait。
• 并发：内存安全的bug和并发安全的bug产生都是由内存的不正当访问造成的，所以，利用装载了所有权的强大类型系统，Rust能够在编译期检查出多线程并发代码中的数据竞争问题。

Rust以其独特的魅力已经连续多年荣膺StackOverflow网站罪受程序员欢迎的编程语言，虽然目前其在TIOBE榜单上还未入前列，但未来互联网必定更加注重安全和高性能，所以应运而生的Rust必将大有可为。

在学习Rust的语法之前，我们先一起来了解一下Rust的周边知识。

Rust常用网站

• 官方网站：点击这里。在这里你可以找到官方教材TRPL等许多重要内容，所以探索一下此网站大有裨益。
• 编译器是开源的：点击这里。对Rust语言来说，开源社区也是语言的一部分，这是和其他商用语言的区别所在。
• 语言设计和相关讨论：点击这里。Rust每增加一个重要语言特性，都会经过标准的RFC流程，RFC文档是涵盖了语言特性的设计意图、详细设计、优缺点的完整技术方案。这对于我们学习者来说，可以通过阅读RFC来深入了解某个语言特性的来龙去脉，这将是一个极其宝贵的学习资源，有助于了解某个特性背后的原理。
• 官方开源仓库：点击这里。该网站储存了Rust社区热门的开源库。

版本和发布策略

Rust编译器的版本号采用了“语义化版本号”（Semantic Versioning）的方案，版本格式为：主版本号.次版本号.修订号，其递增规则如下：

• 主版本号：当做了不兼容的API修改
• 次版本号：当做了向下兼容的功能性新增
• 修订号：当做了向下兼容的问题修正

Rust团队维护三个发行分支：

• 开发版（nightly）：最新的功能将首先发布在此分支，供用户试用。
• 测试版（beta）：将nightly版本中验证过的功能开放给用户使用，可以看作是stable版本的预发布版本。
• 稳定版（stable）：每隔6个星期发布的稳定可靠的版本。

Rust语言每个相对复杂一点的新功能，都要经历如下步骤才算真正稳定可用：

RFC -> Nightly -> Beta -> Stable

有时一些新功能确实需要一定程度上破坏兼容性，为了最大程度上减少这些变动给用户带来的影响，Rust设计组又提出一个所谓的edition方案，目前有 2015 和 2018两种edition，我们可以设置"edition=2018"来告诉编译器我们使用的版本。

安装开发环境

根据官网的推荐，可以使用一个叫rustup的工具安装Rust相关的一整套工具链。命令如下：

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

我们可以使用rustup工具管理工具链：

// 更新rustup本身
rustup self update
// 更新工具链
rustup update

也可以用它在stable/beta/nightly三种版本中轻松切换：

// 安装nightly版本的工具链
rustup install nightly
// 设置默认工具链是nightly版本
rustup default nightly

若执行下列命令能够正确输出版本号则说明Rust安装成功：

rustc --version

若安装不成功，请尝试将~/.cargo/bin加入PATH环境变量中去。

在~/.cargo/bin目录下可以找到Rust的一些常用工具，如下图所示：

• cargo：Rust的包管理器，类似于Python的pip、Node.js的npm。但cargo不仅局限于包管理，它还为Rust生态系统提供了标准的工作流，能够管理整个工作流程，从创建项目、运行单元测试和基准测试，到构建发布链接库，再到运行可执行文件，等等。
• rustc：Rust的编译器，负责将Rust源代码编译为可执行文件或其他库文件。rustc是Rust开发的，其输出的错误信息非常友好和详尽，远超你见过的任何一款编译器。
• rustdoc：文档生成器。
• rls和racer：为编辑器准备的代码提示工具。
• cargo-fmt和rustfmt：源代码格式化工具，有了这个，再也不用争论大括号是写在行尾还是另起一行了。
• rust-gdb和rust-lldb：调试器。

对于IDE，Rust尚没有专属的IDE，我推荐Clion+Rust插件，已经非常好用了。

Hello World

配置好了开发环境，如何能不写一个充满仪式感的Hello World程序呢？来，新建一个文件，命名为hello_world.rs，内容如下：

// hello_world.rs
fn main() {
    let s = "hello world!";
    println!("{}", s);
}

然后使用rustc编译它，可看到当前文件夹下生成了一个名为hello_world的可执行程序：

参考文献

• 《Rust编程之道》张汉东
• 《深入浅出Rust》范长春