Rust学习笔记

潘忠显 / 2025-02-14

最近在学习 Rust，主要在看 doc。在这个页面做些笔记。

我不会搬运文档中直白的东西，主要分享一些相较其他语言比较新鲜的东西。

持续更新，感兴趣的同学可以关注。

0. 安装和帮助文档

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

上边这一条命令的安装 Rust 相关的所有东西，包括：

rustc：编译器，用于编译 Rust 源代码。
cargo：包管理器和构建系统，用于管理项目、依赖、构建、测试和发布。
rustup：工具链安装和管理器，用于安装和管理不同版本的 Rust 编译器和工具链。

最后这个 rustup 中，还提供获取 Rust 本地文档的功能——其实只是调用了浏览器打开了 index 页面。本地内容跟 https://doc.rust-lang.org/stable/book/ 是一样的。

rustup doc --book

rust_doc

其他语言也有类似的文档，比如 Go 的 godoc 工具跟代码是一致的，Python 的 pydoc (实际调用可能是 pydoc3.13 这样) 只能显示你已经安装的模块的文档，跟官网文档不一样。

1. 所有权Ownership

所有程序都必须管理运行时使用计算机内存的方式。

有些语言具有垃圾收集功能，可在程序运行时定期查找不再使用的内存；在其他语言中，程序员必须明确分配和释放内存。

Rust 没有采用以上两种方法，而使用第三种方法——所有权规则：它确保在任何给定时间，只有一个变量可以拥有某块内存的所有权。

具体地包含三条规则：

每个值都有一个所有者
每个值在任一时刻只能有一个所有者
当所有者离开作用域时，值会被丢弃删除

通过所有权系统管理内存，其中包含一组编译器检查的规则。如果违反任何规则，程序将无法编译。

堆栈

编译时检查

转移

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1; // s1 的所有权被转移给 s2
// s1 现在无效，不能再使用

2. Option 和 Some

之前有接触过 Java、Scala，其中也有 Some 和 Option 之类，但当时没有怎么理解。

这里恰好 Rust 文档里也有详细的描述，顺便仔细看了一下。

`Option` 是什么

在 Rust 中，Option是一个非常核心的枚举类型，它用于表示一个值可能存在或不存在的情况。Option的定义如下：

enum Option<T> {
    Some(T),
    None,
}

从上面的定义可以看到，Option 是一个带有泛型的枚举。其中，Some 是一个包含具体值的变体，而 None 则表示没有值。

let x: Option<i32> = Some(10);

上边的语句，表示有一个类型为 Option<i32> 的变量，它的值是 Some(5)，表示这个 Option 包含了整数 5。也可以赋值是 None，表示没有值。

为什么需要 `Option`

Option 其实可以被视为对低级语言（如 C 语言）中指针的一种高级抽象和优化，可以减少空指针异常带来潜在问题，提供一种更安全的方式来处理可能不存在的值。

你可以显式地表示一个值可能存在（Some(T)）或不存在（None），编译器会强制你处理所有可能的情况，从而避免了空指针错误。

所谓的「编译器强制处理」，一方面要使用其中的值，必须先判断 Option 是个 Some；另一方面在使用 match 一个 Option 变量的时候，需要处理 Some 和 None —— 这个是 match 的特性。

下边代码，在编译的阶段就会报错，因为 None 没有被覆盖到。

fn main() {
    let t = Some(5);
    match t {
        Some(value) => println!("Got a value: {}", value),
        // None => println!("No value found"),
    }
}

Some(var) 的方式绑定到某个变量上，结合 let if 语句，也可以带来更好的可读性。

fn main() {
    let t = Some(5);
    if let Some(user) = t {
        println!("Found user: {:?}", user);
    } else {
        println!("No value found")
    }
}

在上面的代码中，if let 表达式使得你只需要关心 Some 的情况，而对于 None 则可以忽略，从而写出简洁、优雅的代码。

区别于 Scala 中的 `Option` 实现

虽然 Rust 中的 Option 与 Scala 中的 Optional 在设计目的和使用方式上非常相似，但在具体实现由明显差异。

前边介绍了在 Rust 中，Option 是一个枚举类型。

而在 Scala 中，Option 是一个抽象类，有两个子类：Some 和 None。三个类定义如下：

sealed abstract class Option[+A] extends Product with Serializable
case class Some[+A](value: A) extends Option[A]
case object None extends Option[Nothing]

两者都有个 Option 实现了很多的方法：

rust_scala_option