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Rust速查手册
Rust基本语法和方法参考
特权说明

入门

配置 vscode 调试

配置参考。下载 CodeLLDB，选择 rust 自动生成 launch.json 文件

{
  "configurations": [
    // 添加一下行，使 vec/hashmap 等类型显示正常
    "sourceLanguages": ["rust"]
  ]
}

将编译文件与标准库的位置进行映射

{
  "lldb.launch.sourceMap": {
    // 你自己的映射 hash 和映射路径
    "/rustc/4b91a6ea7258a947e59c6522cd5898e7c0a6a88f": "/Users/feiwu/.rustup/toolchains/stable-aarch64-apple-darwin/lib/rustlib/src/rust"
  }
}

Hello_World.rs

fn main() {
  println!("Hello, World!");
}

编译运行

$ rustc Hello_World.rs
$ ./Hello_World

Hello, World!

原始类型

:- :-
bool 布尔值 (true / false)
char 字符
f32, f64 32 位、64 位浮点数
i64, i32, i16, i8 有符号 16- ... 整数
u64, u32, u16, u8 无符号 16 位，... 整数
isize 指针大小的有符号整数
usize 指针大小的无符号整数

查看: Rust 类型

格式化

// 单个占位符
println!("{}", 1);
// 多个占位符
println!("{} {}", 1, 3);
// 位置参数
println!("{0} 是 {1} {2}，{0} 也是 {3} 编程语言", "Rust", "cool", "language", "safe");
// 命名参数
println!("{country} 是一个团结的国家", country = "China");
// 占位符特征 :b 表示二进制， :0x 表示十六进制， :o 表示八进制
println!("让我们打印 76 是二进制的 {:b} ，十六进制等价物是 {:0x} 八进制等价物是 {:o}", 76, 76, 76);
// 调试特征
println!("使用调试特征 {:?} 在此处打印我们想要的任何内容", (76, 'A', 90));

// 1.58 中的新格式字符串
let x = "world";
println!("Hello {x}!");

打印风格

// 打印输出
print!("Hello World\n");
// 打印后追加新行
println!("追加新行");
// 打印为错误
eprint!("这是一个错误\n");
// 打印为新行错误
eprintln!("这是新行的错误");

变量

// 初始化和声明变量
let some_variable = "This_is_a_variable";
// 使变量可变
let mut mutable_variable = "Mutable";
// 分配多个变量
let (name, age) = ("ElementalX", 20);
// （全局）常量
const SCREAMING_SNAKE_CASE:i64 = 9;

注释

// 行注释
/*.............块注释 */
/// 外部文档注释
//! 内部文档评论

另见: 注释 (doc.rust-lang.org)

函数

fn test(){
  println!("这是一个函数!");
}
fn main(){
  test();
}

查看: Functions

声明宏

macro_rules! foo {
  ($l:tt) => { bar!($l); }
}
macro_rules! bar {
  (3) => {}
}
foo!(3);

元变量

:- :-
item 程序项
block 块表达式
stmt 语句
(注意此选择器不匹配句尾的分号)
pat 模式
expr 表达式
ty 类型
ident 标识符或关键字
path 类型表达式 形式的路径
tt token 树
(单个 token 或宏匹配定界符 ()、[] 或 {} 中的标记)
meta 属性，属性中的内容
lifetime 生存期 token
vis 可能为空的可见性限定符
literal 匹配 -? 字面量表达式

结构体

结构体是一个使用关键字 struct 定义的标称型(nominal)结构体类型

struct Point { x: i32, y: i32 }
let p = Point { x: 10, y: 11 };
let px: i32 = p.x;

元组结构体

struct Color (i32, i32, i32);
let black = Color(0,0,0);

单元结构体

不关心该类型的内容, 只关心它的行为。

struct Solution;
impl Solution{
    // ...
}

语句与表达式

在 rust 中，语句无需返回值，而表达式总要返回值

语句

let a = "hello".to_string();
let b = a + " world";
println!("{}", b);

表达式

fn main(){
    let x = {
        let a = "hello".to_string();
        a + " world"
    };
    println!("{}", x);
    // hello world
}

区间表达式

产生式/句法规则 句法 类型 区间语义
RangeExpr start..end std::ops::Range start ≤ x < end
RangeFromExpr start.. std::ops::RangeFrom start ≤ x
RangeToExpr ..end std::ops::RangeTo x < end
RangeFullExpr .. std::ops::RangeFull -
RangeInclusiveExpr start..=end std::ops::RangeInclusive start ≤ x ≤ end
RangeToInclusiveExpr ..=end std::ops::RangeToInclusive x ≤ end

Rust 类型

类型别名

type Point = (u8, u8);
let p: Point = (41, 68);

整数

let mut a: u32 = 8;
let b = 877_u64;
let c = 8999i64;
let d = -90;

浮点数

let mut sixty_bit_float: f64 = 89.90;
let thirty_two_bit_float: f32 = 7.90;
let just_a_float = 69.69;

布尔值

let true_val: bool = true;
let false_val: bool = false;
let just_a_bool = true;
let is_true = 8 < 5;  // => false

字符

let first_letter_of_alphabet = 'a';
let explicit_char: char = 'F';
let implicit_char = '8';
let emoji = "\u{1f600}";   // => 😀

字符串字面量

let community_name = "AXIAL";
let no_of_members: &str = "ten";
println!("社区的名称是 {community_name}，它有 {no_of_members} 个成员");

查看: 字符串

数组

这里介绍的是固定长度的数组。rust 中常用的是集合类型 vec 表示的动态数组

┌─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
| 92  | 97  | 98  | 99  | 98  | 94  |
└─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┘
   0     1     2     3     4     5

let array: [i64; 6] = [92,97,98,99,98,94];

let mut array: [i32 ; 3] = [2,6,10];
array[1] = 4;
array[2] = 6;

使用 mut 关键字使其可变

切片

let mut array: [ i64; 4] = [1,2,3,4];
// 下限包括在内，上限不包括在内
let mut slices: &[i64] = &array[0..3]
println!("切片的元素是：{slices:?}");

元组

let tuple = (1, 'A' , "Cool", 78, true);

Rust 字符串

字符串字面量

let cs:&str = "备忘清单";
// => 为开发者分享备忘单
println!("为开发者分享 {cs}");

字符串对象

// 创建一个空字符串对象
let my_string = String::new;
// 转换为字符串对象
let S_string = a_string.to_string()
// 创建一个初始化的字符串对象
let lang = String::from("Rust");  
println!("First language is {lang}");

.capacity()

let rand = String::from("Random String");
rand.capacity()  // => 13

以字节为单位计算字符串的容量

with_capacity()

let s = String::with_capacity(10);

指定一个足够大的容量值,来减少内存拷贝

.contains()

let name = String::from("ElementalX");
name.contains("Element") // => true

检查子字符串是否包含在原始字符串中

添加单个字符

let mut half_text = String::from("Hal");
half_text.push('f');    // => Half

添加整个字符串

let mut hi = String::from("Hey there...");
hi.push_str("How are you doing??");
// => Hey there...How are you doing??
println!("{hi}");

原生字符串

let str1 = r#"\hello"#;
println!("{}", str1);
// \hello

原生字符串，无需增加转义字符（\）转义

字节和字节串

let str2 = b'a';
println!("{}", str2);
// 97
let str3 = b"\\hello";
println!("{:?}", str3);
// [92, 104, 101, 108, 108, 111]
let str4 = br#"\hello"#;
println!("{:?}", str4);
// [92, 104, 101, 108, 108, 111]

Rust 动态数组

创建动态数组

let v: Vec<i32> = Vec::new();
// 使用宏
let v1 = vec![1, 2, 3];

读取元素

let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

let element = &v[100];
// panic，越界
let element2 = v.get(100);
println!("{:?}", element2);
//None

遍历数组

  1. 只读取数组中的元素

    let v = vec![1, 2, 3];
for i in &v {
    println!("{}", i);
}

  2. 遍历的同时修改数组中的元素

    let mut v = vec![1, 2, 3];
for i in &mut v {
    *i += 10
}

多维数组

     j0   j1   j2   j3   j4   j5
   ┌────┬────┬────┬────┬────┬────┐
i0 | 1  | 2  | 3  | 4  | 5  | 6  |
   ├────┼────┼────┼────┼────┼────┤
i1 | 6  | 5  | 4  | 3  | 2  | 1  |
   └────┴────┴────┴────┴────┴────┘

let arr = vec![
    vec![1, 2, 3, 4, 5, 6],
    vec![6, 5, 4, 3, 2, 1]
];

常用方法

- :-
len() 返回 vec 的长度
is_empty() vec 是否为空
push(value) 在 vec 尾部插入元素
pop() 删除并返回 vec 尾部的元素或者返回 None
insert(index,element) 在指定索引处插入元素
remove(index) 删除指定索引处的元素并返回被删除的元素，索引越界将 panic 报错退出
clear() 清空 vec
append(vec) 将另一个 vec 中的所有元素追加移入 vec 中，移动的 vec 变为空
truncate(len) 将 vec 截断到指定长度,多余的元素被删除
retain(f) 根据给定的函数，保留满足条件的元素
drain(range) 删除 vec 中指定范围的元素,同时返回一个迭代该范围所有元素的迭代器
split_off(index) 切分 vec，索引左边的元素保留在原 vec 中(含索引)，索引右边的元素(不含索引)在返回的 vec 中

Rust HashMap<K,V>

使用

use std::collections::HashMap;

fn main() {
  let mut map: HashMap<String, i32> = HashMap::new();
  map.insert(String::from("blue"), 100);
  // 查询Yellow对应的值，若不存在则插入默认值
  let v: &mut i32 =
    map.entry("Yellow".to_string()).or_insert(5);
  let v: &mut i32 = 
    map.entry("Yellow".to_string()).or_insert(50); // 不会修改值
}

获取元素

let mut scores = HashMap::new();

scores.insert(String::from("Blue"), 10);
scores.insert(String::from("Yellow"), 50);

let team_name = String::from("Blue");
let score: Option<&i32> = scores.get(&team_name);

遍历

let mut scores = HashMap::new();

scores.insert(String::from("Blue"), 10);
scores.insert(String::from("Yellow"), 50);

for (key, value) in &scores {
    println!("{}: {}", key, value);
}

vec -> HashMap

let teams_list = vec![
    ("中国队".to_string(), 100),
    ("美国队".to_string(), 10),
    ("日本队".to_string(), 50),
];
let teams_map: HashMap<_,_> =
  teams_list.into_iter().collect();

let teams = vec![String::from("blue"),String::from("red")];
let intial_scores = vec![10,50];
let scores:HashMap<_,_> =
  teams.iter().zip(intial_scores.iter()).collect();

Option & Result

Option

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

使用

fn main(){
    let a = Some(5);
    // 直接获取原始值
    println!("{}", a.unwrap());
    // 给出错误信息
    let x: Option<&str> = None;
    x.expect("fruits are healthy"); // panics 带有 `fruits are healthy`
}

Result

enum Result<T, E> {
    Ok(T),
    Err(E),
}

使用

use std::fs::File;

fn main() {
    let f: Result<File,Error> = File::open("hello.txt");
    let f = match f {
        Ok(file) => file,
        Err(error) => {
            panic!("Problem opening the file: {:?}", error)
        },
    };
}

宏 ?

? 只能用于返回结果是 Result 或者 Option 的函数,或者实现了 Try 类型

use std::fs::File;
use std::io::{self, Read};

fn read_username_from_file() -> Result<String, io::Error> {
    let mut s = String::new();
    File::open("hello.txt")?.read_to_string(&mut s)?;
    Ok(s)
}

fn first(arr: &[i32]) -> Option<&i32> {
   let v = arr.get(0)?;
   Some(v)
}

枚举

在结构体中使用枚举

enum IpAddrKind {
  V4,
  V6,
}
struct IpAddr {
  kind: IpAddrKind,
  address: String,
}

fn main(){
    let ip = IpAddr{
        kind: IpAddrKind::V4,
        address: String::from("127.0.0.1")
    };
}

枚举的变体

enum IpAddrKind {
  V4(u8, u8, u8, u8),
  V6(String),
}

fn main() {
  let home = IpAddrKind::V4(127, 0, 0, 1);
  let loopback = IpAddrKind::V6(String::from("::1"));
}

enum Message{
  Quit,
  Move {x:i32, y:i32},
  Write(String),
  ChangeColor(i32, i32, i32),
}
fn main(){
  let q = Message::Quit;
  let m = Message::Move {x:10, y:20};
  let w = Message:: Write(String::from("hello"));
  let c = Message::ChangeColor(10, 20, 30);
}

模式匹配结构体

#[derive(Debug)]
enum Grade {
    A,
    B,
    C,
}
enum Subject {
    Math(Grade),
    English(Grade),
}

fn subject_grade(sub: Subject) {
  match sub {
    Subject::Math(grade) => println!("The Math is {:?}", grade),
    Subject::English(grade) => println!("The Math is {:?}", grade),
  }
}

fn main() {
    subject_grade(Subject::Math(Grade::A));
}

Rust 运算符

比较运算符

:- :-
e == f e 等于 f
e != f e 不等于 f
e < f e 小于 f
e > f e 大于 f
e <= f e 小于或等于 f
e >= f e 大于或等于 f 
let (e, f) = (1, 100);
let greater = f > e;        // => true
let less = f < e;           // => false
let greater_equal = f >= e; // => true
let less_equal = e <= f;    // => true
let equal_to = e == f;      // => false
let not_equal_to = e != f;  // => true

算术运算符

:- :-
a + b a 被添加到 b
a - b 从 a 中减去b
a / b a 除以 b
a % b 通过与 b 相除得到 a 的余数
a * b a 与 b 相乘 
let (a, b) = (4, 5);
let sum: i32 = a + b;            // => 9
let subtractions: i32 = a - b;   // => -1
let multiplication: i32 = a * b; // => 20
let division: i32 = a / b;       // => 0
let modulus: i32 = a % b;        // => 4

位运算符

运算符 描述
g & h 二进制与
g | h 二进制或
g ^ h 二进制异或
g ~ h 二进制补码
g << h 二进制左移
g >> h 二进制右移 
let (g, h) = (0x1, 0x2);
let bitwise_and = g & h;  // => 0
let bitwise_or = g | h;   // => 3
let bitwise_xor = g ^ h;  // => 3
let right_shift = g >> 2; // => 0
let left_shift = h << 4;  // => 32

逻辑运算符

示例 意义
c && d 两者都是真的_(AND)_
c || d 要么是真的_(OR)_
!c c 为假 (NOT) 
let (c, d) = (true, false);
let and = c && d;  // => false
let or  = c || d;  // => true
let not = !c;      // => false

复合赋值运算符

let mut k = 9;
let mut l = k;
运算符 描述
k += l 添加一个值并赋值，然后 k=9
k -= l Substrate 一个值并赋值，然后 k=18
k /= l 除以一个值并赋值，然后 k=9
k *= l 乘一个值并赋值，然后 k=81
k |= l 按位或并赋值，则 k=89

Rust 流程控制

If 表达式

let foo = 12;
let bar = 13;
if foo == bar {
  println!("foo 等于 bar");
} else if foo < bar {
  println!("foo 小于 bar");
} else if foo != bar {
  println!("foo 不等于 bar");
} else {
  println!("Nothing");
}

For 循环

let mut vec = [1, 2, 3];
for v in &mut vec {
  *v -= 1;
  println!("v 的值为：{v}");
}
使用方法 等价使用方式 所有权
for item in collection for item in collection.into_iter() 转移所有权
for item in &collection for item in collection.iter() 不可变借用
for item in &mut collection for item in collection.iter_mut() 可变借用

While 循环

let mut check =  0;
while check < 11{
  println!("check 是：{check}");
  check += 1;
  println!("递增后：{check}");
  if check == 10{
    break; // 停止 while
  }
}

Loop 循环

loop {
  println!("你好，世界永远！");
}

无限循环表示

Continue 继续声明

for (v, c) in (0..10+1).enumerate(){
  println!("{c} 数字循环");
  if v == 9{
    println!("我们继续？");
    continue;
  }
  println!{"v 的值为：{v}"};
}

Break 中断语句

break 可以单独使用，也可以带一个返回值

let mut i = 1;
let res = loop {
  println!("i 是 {i}");
  if i > 100 {
    break i - 100;
  }
  i *= 2;
}

println!("{res}"); // 28

Rust 模式匹配

match

match 模式匹配，使用 a | b 表示匹配 a 或 b，使用 _，表示匹配剩余所有选项

fn main(){
  let grade = Grade::A;
  match grade {
    Grade::A => println!("Good"),
    Grade::B => println!("Not bad"),
    Grade::C | Grade::D => println!("Come on"),
    _ => println!("emmm"),
  }
}

enum Grade {
    A,
    B,
    C,
    D,
    E,
    F,
}

matches! 宏

它可以将一个表达式跟模式进行匹配，然后返回匹配的结果 true 或 false

assert!(matches!('x' ',A'..='Z' | 'a'..='z'));
assert!(matches!(Some(101), Some(x) if x > 100));

if let 匹配

match 表达式需要匹配所有的枚举才能结束，但通常我们只需要匹配我们需要的值

let x = 3;
match Some(x) {
  Some(3) => println!("I guess that x is 3"),
  _ => ()
}

使用 if let

let x = 3;
if let Some(3) = Some(x) {
    println!("I guess that x is 3");
}

while let

let mut stack = vec![];

stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);

while let Some(top) = stack.pop() {
    println!("{}", top);
}

其它模式匹配

for 循环迭代器

for (i, v) in collection.iter().enumerate(){}

let

let (x, _, y) = (1, 2, 3);
println!("{x},{y}");

fn get_count_item(s: &str) -> (&str, &str) {
    let mut it = s.split(' ');
    let (Some(str1),Some(str2)) = (it.next(),it.next()) else {
        panic!("Can't segment count item pair");
    };
    (str1, str2)
}

函数中的模式匹配

fn add((x, y): (i32, i32)) -> i32 {
    x + y
}

fn main(){
  let sum = add(1, 2);
  println!("{sum}");
}

忽略参数

使用 .. 忽略剩余参数

struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
    z: i32,
}

let origin = Point { x: 0, y: 0, z: 0 };

match origin {
    Point { x, .. } => println!("x is {}", x),
}

使用 _ 忽略部分参数

let hello = ('h', 'e', 'l', 'l', 'o');

match hello {
    (h, _, _, l, o) => {
        println!("char: {}, {}, {}", h, l, o)
    },
}

匹配命名变量

以下代码，只要给定的 x 是 Some 类型，但 Some 中的值不是 1，都会匹配到 y

let x = Some(10);
match x {
    Some(1) => println!("x = 1"),
    Some(y) => println!("y = {:?}", y),
    _ => println!("None"),
}// y = 10

@ 绑定

@ 运算符允许为一个字段绑定另外一个变量。

let grade = 'A';
match grade {
    good @ 'A'..='C' => println!("your grade is {}", good),
    _ => println!("Come on"),
}

#[derive(Debug)]
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}
fn main(){
    let p @ Point {x: px, y: py } = Point {x: 10, y: 23};
    println!("x: {}, y: {}", px, py);
    println!("{:?}", p);
}

如果使用 |，需要使用 ()，进行多个模式的绑定

match 1 {
    num @ (1 | 2) => {
        println!("{}", num);
    }
    _ => {}
}

使用匹配守卫

let x = Some(2);
match x {
    Some(1) => println!("x = 1"),
    Some(y) if y == 2 => println!("y = {:?}", y),
    _ => println!("No match"),
}// y = 2

Rust 函数

函数命名

rust 的函数使用蛇形命名法（snake case）

fn print_message(){
  println!("Hello, Quick Reference!");
}

参数值

rust 需要为函数的参数标明确定的类型

fn another_fn(a:u8, b: &str){
    println!("我是 u8:{}", a);
    println!("我是 &str:{}", b);
}

fn main(){
    another_fn(10, "hello")
}

返回值

如果不指定返回值，rust 默认返回 () 类型

// 在 bin 中的入口函数默认返回 ()
fn main(){}

使用 -> 指定返回值，如果表达式在最后一行，无需使用 return

fn add(a:i32, b:i32) -> i32 {
    if a + b < 100 {
        return a - b;
    }
    a + b
}

永不返回 ! 

fn dead_end() -> ! {
    panic!("panic!!!!!");
}

惯用转换

&str -> String

String::from("str");
"str".to_string();
"str".to_owned();

&str -> &[u8]

"str".as_bytes();

或者你也可以使用 b""

println!("{:?}", b"str");

&str -> Vec 

"str".as_bytes().to_vec();
"str".as_bytes().to_owned();

String -> &str

let s = String::from("str");
let r = s.as_str();

String -> &[u8]

let s = String::from("str");
let v = s.as_bytes();

String -> Vec 

let s = String::from("str");
let v = s.into_bytes();

&[u8] -> &str

let b = "str".as_bytes();
let str = std::str::from_utf8(b).unwrap();

&[u8] -> String

let b = "str".as_bytes();
let str = String::from_utf8(b.to_vec()).unwrap();

&[u8] -> Vec 

let b = "str".as_bytes();
let str = b.to_vec();

let b = "str".as_bytes();
let str = b.to_owned();

Vec -> &str 

let b = "str".as_bytes().to_vec();
let s = std::str::from_utf8(&b).unwrap();

Vec -> &[u8] 

let b = "str".as_bytes().to_vec();
let s = b.as_slice();

Vec -> String 

let b = "str".as_bytes().to_vec();
let s = String::from_utf8(b).unwrap();

杂项

类型断言 type-casting

let a_int = 90; // int
// int 到 float
let mut type_cast = (a_int as f64);

let orginal: char = 'I';
// char 到 int => 73
let type_casted: i64 = orginal as i64;

要在 Rust 中执行类型转换，必须使用 as 关键字

借用

let mut foo = 4;
let mut borrowed_foo = &foo;
println!("{borrowed_foo}");

let mut bar = 3;
let mut mutable_borrowed_bar = &mut bar;
println!("{mutable_borrowed_bar}");

这里借用的值使用 & 运算符从值一中借用值

解引用

let mut borrow = 10;
let deref = &mut borrow;
println!("{}", *deref);

* 操作符用于解引用

作用域

{
  // 范围仅限于此大括号
  let a_number = 1;
}
println!("{a_number}");

这将产生错误，因为变量 a_number 的生命周期在大括号处结束

说明

这是一个Rust快速参考备忘单，旨在为编写基本语法和方法提供帮助。它为开发人员提供了Rust的基本语法和方法的参考，帮助他们快速查找和使用Rust语言特性。

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