Rust学习笔记之实现一个猜谜游戏小项目的方法教程

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Rust如何管理项目

并不是所有的代码都像hello_world.rs一样，一个文件就可以搞定。一个项目往往具有复杂的代码，我们需要一种机制来管理这种复杂性，将一个项目切分成若干小部分，每个部分再进行切分，层层抽象，直到达到人脑可以处理的规模。每种编程语言都有这样的机制，例如Java的package机制，Rust也不例外。

Rust用了两个概念来管理项目：一个是crate（项目），一个是mod（模块）。模块是用于在crate内部进行分层和封装的机制，模块内部可以包含模块。

• crate：可以简单理解为一个项目，crate是Rust中的独立编译单元（compile unit），每个crate对应生成一个库或者可执行文件。作为对比，我们比较熟悉的C语言中，一个单独的.c文件和其所有的include文件组成一个编译单元，每个.c生成一个.o，然后将这些.o链接起来生成可执行文件。

• mod：可以简单理解为命名空间。mod可以嵌套（注意crate之间不能出现循环引用），还可以控制内部元素的可见性。

说到可见性问题，在Rust中，元素默认都是私有的，用pub关键字修饰的才是公开的。公开和私有的访问权限规定如下：

• 如果一个元素是私有的，那么只有本模块内的元素以及它的子模块可以访问

• 如果一个元素是公开的，那么可以在本模块外的作用域访问它。

模块是一种抽象的概念，文件是承载这个概念的实体，但是模块和文件并不是简单的一一对应关系。在一个crate内部创建mod的方式有下面三种：

• 在一个rs文件中创建内嵌模块，直接使用mod关键字即可。

• 独立的一个rs文件就是一个模块，文件名即是模块名。

• 一个文件夹也可以创建一个模块，文件夹内部要有一个xxx.rs文件，这个文件是这个模块的入口。必须要在这个xxx.rs中声明其子模块，否则子模块无法被当成这个项目的源码进行编译。

新建项目

cargo不仅是Rust的包管理器，还可以用于创建项目。使用下列命令可以创建一个名为guessing_game的项目：

cargo new guessing_game --bin

注意，后面的--bin意味着我们希望项目生成的是可执行程序，如果希望是library，则可以使用--lib选项。

以上为在命令行中手工创建项目，在Clion中可以点击File->New Project后如下图填写，然后点击Create按钮：

项目结构

我们可以使用tree .命令或者直接在Clion中查看当前的文件夹结构，如下图所示：

• src/main.rs：这是cargo自动生成的rs文件。还记得前面讲的crate和mod的概念吗？在这个项目中，guessing_game是crate，src文件夹是mod，main.rs是srcmod的入口。我们可以在srcmod中创建子模块，但注意，这些子模块都要在main.rs中声明，否则无法参与编译。

• .gitignore：这是git忽略文件，不懂其作用的同学可以自行搜索。这里重点要说的是通过cargo new创建的项目天然就是一个git项目，这也印证了Rust对开源的拥护。

• Cargo.toml：这是项目管理配置文件。TOML是一种非常简洁好用的配置文件格式，TOML是Tom's Obvious, Minimal Language的首字母缩写，这里的Tom是Github的联合创始人之一，感兴趣的同学可以进一步自行了解TOML配置文件的写法。

• Cargo.lock：该文件包含项目依赖项的确切信息，由Cargo维护，我们无须关心它。

编译执行

在src/main.rs里cargo已经自动生成了输出Hello, world!的代码，我们来运行一下它看能否正常输出。

插一句题外话，在你日后漫长的Rust编码生涯中，你会发现，你将在处理编译错误上耗费大量的时间。还记得吗，Rust 的一大特色是保证内存安全，这保证了Rust代码只要运行起来就几乎不会发生内存错误，这么诱人的效果的背后的代价就是，我们要在编码时付出额外的努力。Rust为了保证内存安全设计了一套复杂的规则，这导致我们的代码一不留神就会编译不过。所以，在你日后经常用的一个操作就是检查能否编译通过，而不是直接编译，因为直接编译还要做代码优化等会相对费时。可以使用下列命令检查编译错误：

cargo check

在Clion中需要新加一个Configuration来执行cargo check命令，如下图所示：

确保cargo check通过后，可以执行cargo build来执行编译。编译后会产生一个target文件夹，在target/debug下会有一个和crate同名的可执行文件。但一般为了方便，可以直接执行cargo run，这条命令等价于先编译后执行。下图是执行cargo run后Clion的控制台输出：

猜谜游戏

在完成了项目搭建后，接下来就要开始猜谜游戏的代码编写了，我将它们分成六部分：创建变量、输入、输出、错误处理、随机数生成、完整代码。

创建变量

使用let语句创建变量，需要注意的是，在Rust中，变量默认是不可变的，可以在变量名前使用mut来使得变量可变：

let a = 5; // 不可变
let mut b = 10; // 可变

在上面的let语句中，我们并没有显示声明变量的类型，但这并不代表Rust是动态类型的，Rust仍然是静态类型的，只不过Rust有一个可以通过上下文推断类型的强大编译器。

输出

我们早已在hello_world.rs中见识过了最基本的输出方式：

println!("Hello, world!");

需要注意的是，这里的println!是一个宏，而非一个函数，println后面的感叹号就是宏的标志。Rust中的宏与C/C++中的宏是完全不一样的东西，简单说，可以把它理解为一种安全版的编译期语法扩展。这里之所以使用输出宏而非函数，是因为标准输出宏可以完成编译期格式检查，更加安全。

如果需要输出某个变量的值，可以使用占位符{}，例如：

let x = 0;
let y = 10;
println!("x = {} and y = {}", x, y);

其输出结果为：

x = 0 and y = 10

输入

为了从控制台中获取用户的输入，需要使用标准库std::io。使用use语句将该库引入当前作用域：

use std::io;

我们可以使用io库中的函数stdin：

let mut guess = String::new(); // 创建一个字符串类型的可变变量
io::stdin().read_line(&mut guess).expect("Failed to read line");

stdin函数返回一个std::io::Stdin的实例，这代表终端标准输入句柄的类型。然后调用read_line方法，可以从标准输入中读取一行并存入到guess变量中去。&表示这是一个引用，这是一个复杂的特性，我们现在无须了解它。

读取用户输入后，我们需要判断用户是否正确输入了数字。String类型带有处理字符串处理的一些方法：

let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Please type a number!");

字符串的 parse 方法将字符串解析成数字。因为这个方法可以解析多种数字类型，因此需要告诉 Rust 具体的数字类型，这里通过 let guess: u32 指定。guess 后的冒号:告诉 Rust 我们指定了变量的类型。Rust 有一些内建的数字类型，u32 是一个无符号的 32 位整型。trim方法用于消除回车空格等符号。

错误处理

上一小节代码中还有一个expect没有分析，而这就涉及到Rust中的错误处理机制了。read_line的返回值类型是io::Result，它是Result类型在io模块的特化版本。Result是枚举类型，其成员为Ok和Err，Ok 成员表示操作成功，内部包含成功时产生的值。Err 成员则意味着操作失败，并且包含失败的前因后果。

Result类型的作用是编码错误处理信息。Result 类型像其他类型一样，拥有定义于其上的方法。io::Result的实例拥有expect方法。如果 io::Result 实例的值是 Err，expect 会导致程序崩溃，并打印参数传递给 expect 的信息。如果io::Result实例的值是 Ok，expect 会获取 Ok 中的值并返回。在本例中，这个值是用户输入到标准输入中的字节数。

随机数生成

猜谜游戏需要能够自动生成随机数。Rust标准库中尚未包含随机数功能，但我们可以通过引入外部crate来获得随机数功能。还记得Rust的官方开源仓库吗，那里可是有很多宝贝的。打开https://crates.io/，在搜索框中键入rand来搜索具有随机数功能的crate，出来的第一个结果就是我们需要的crate。

现在我们将这个库引入到我们的项目中。打开Cargo.toml，在[dependencies]下添加：

[dependencies]

rand = "0.8.3"

[dependencies] 告诉 Cargo 本项目依赖了哪些外部 crate 及其版本。

下面使用rand库来产生随机数。首先，使用use语句引入rand，use rand::Rng;。然后调用下列函数产生一个1和100之间的数：

let number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

完整代码

猜谜游戏的完整代码如下。

use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    loop {
        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin().read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

        println!("You guessed: {}", guess);

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("You win!");
                break;
            }
        }
    }
}

其中，涉及控制流操作的loop、match、continue、break等语法，大家应当能够望文生义。对于这个完整代码，大家能够阅读并知道每一行干了啥即可，不必纠结于语法细节。

猜谜游戏运行结果如下：

感谢各位的阅读，以上就是“Rust学习笔记之实现一个猜谜游戏小项目的方法教程”的内容了，经过本文的学习后，相信大家对Rust学习笔记之实现一个猜谜游戏小项目的方法教程这一问题有了更深刻的体会，具体使用情况还需要大家实践验证。这里是亿速云，小编将为大家推送更多相关知识点的文章，欢迎关注！