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Rust使用指南

1. Rust 简介

Rust 是一款高效、可靠的通用高级语言，主打“安全、并发、实用”。Cargo 是 Rust 的构建系统和包管理器。

2. Rust 安装

2.1 dnf 方式

在 OpenCloudOS 中， 运行以下命令来安装 Rust-toolset 软件包：

sudo dnf install rust-toolset

安装完毕后可通过如下指令检查是否正确安装了 Rust，此时能看到当前安装的版本号、哈希值和提交日期：

rustc -V
cargo -V

2.2 rustup 方式

除了 dnf 安装方式以外，也可以通过 rustup 进行安装，简要安装指令如下：

sudo dnf install rustup
# 优先使用 rustup-init 安装
rustup-init
# 按需使用 toolchain 安装
# rustup toolchain install stable

安装成功后，同样可执行 cargo -V 验证安装结果，此时能看到最新发布的稳定版本的版本号、提交哈希值和提交日期。

如果安装时出现如下报错，可尝试从 root 用户切换为普通用户后，重新执行 rustup toolchain install stable 安装：

rustup toolchain install stable
info: syncing channel updates for 'stable-x86_64-unknown-linux-gnu'

  stable-x86_64-unknown-linux-gnu unchanged - rustc 1.69.0 (84c898d65 2023-04-16)

error: rustup is not installed at '/root/.cargo'

更多 rustup 使用，请参照附录中的 rustup 官方指导。

3. Rust 使用

Cargo 是 Rust 编译器的构建工具和依赖项管理器。可以通过它声明有特定版本限制的依赖关系、解析完整的依赖关系图、下载包、构建以及测试整个Rust项目。

Rust 开发者常用 Cargo 来管理 Rust项目和获取所依赖的库。

3.1 创建项目

3.1.1 项目类型

Cargo通过执行 cargo new 指令，可以一键构建Rust项目，譬如新建一个经典项目：

cargo new hello_world --bin     # 早期cargo必须设置--bin，以指定创建bin类型项目
cargo new hello_world           # 作用同上

新建一个Rust库：

cargo new --lib hello_lib

注：Rust 项目主要分为两个类型： bin 和 lib ，前者是一个可运行的项目，后者是一个依赖库项目。

早期的 cargo 在创建项目时，必须添加 --bin 的参数。我们当前提供版本 cargo 默认创建 bin 类型的项目，故无需显示指定 --bin 参数。

3.1.2 项目结构

项目创建后，查看项目结构：

tree
.
├── Cargo.toml
└── src
    └── main.rs

此时项目目录结构较为简单，更多情况下可能包含其他目录结构，相关解读如下： - Cargo.toml： Cargo 特有的项目描述文件或manifest元清单，它包含了 Cargo 编译项目所需的所有元数据； - Cargo.lock：Cargo.lock 文件是 Cargo 工具根据同一项目的 toml 文件生成的项目依赖详细清单，一般无需修改； - src目录：源代码存放位置； - src/main.rs：主可执行文件，编辑项目代码时修改 main.rs 并将新的源文件添加到 src 子目录； - benches目录：基准测试 benchmark存放目录； - examples目录：示例代码存放目录； - tests目录：集成测试代码存放目录；

Cargo.toml 文件中格式解读如下：

[package]: 定义项目( package )的元信息
name: 项目名称
version: 项目版本
authors: 项目作者
edition: 当前使用的Rust大版本
rust-version: Rust最低要求
description: 项目描述
documentation: 文档
readme: README文件
homepage: 主页
repository: 源代码仓库
license: 开源协议License.
license-file: License文件
keywords: 项目关键词
categories: 项目分类
workspace: 工作空间 workspace
build: 脚本编译路径
links: 本地链接库的名称
exclude: 发布时排除文件
include: 发布时包含文件
publish: 用于阻止项目的发布
metadata: 额外的配置信息，用于提供给外部工具
default-run: [cargo run] 所使用的默认可执行文件( binary )
autobins: 禁止可执行文件的自动发现
autoexamples: 禁止示例文件的自动发现
autotests: 禁止测试文件的自动发现
autobenches: 禁止 bench 文件的自动发现
resolver: 设置依赖解析器( dependency resolver)

3.2 运行项目

有两种方式可以运行您的 Rust 项目，第一种为手动编译后执行，另一种为一步到位。

3.2.1 分步运行

使用 Cargo 构建工具手动编译：

cargo build

然后可以看到项目下生成了 target 文件夹，且 target/debug 目录下生成了相应的可执行文件，手动执行即可。

# 查看文件类型
file target/debug/hello_world
target/debug/hello_world: ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, BuildID[sha1]=c87cf5694fab5ba052821001f3d9c31070543413, for GNU/Linux 3.2.0, with debug_info, not stripped
# 手动运行
./target/debug/hello_world

3.2.2 一步运行

对于 C/C++ 等开发者来说，先编译后执行的流程可能再熟悉不过。但是对于 Rust 开发者而言，Cargo 还提供了一键式运行的指令：

cargo run
   Compiling hello_world v0.1.0 (/root/test/hello_world)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.25s
     Running `target/debug/hello_world`

cargo run 首先对项目进行编译，然后再运行，因此它实际上等同于运行了两个分步指令，对于使用者而言可以简化操作。

3.2.3 debug/release 模式

不论是手动分步还是一键运行，执行完毕后可以发现 target 下新增了 debug 目录，意味着默认运行的是 debug 模式。

tree -L 2
.
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
├── src
│   └── main.rs
└── target
    ├── CACHEDIR.TAG
    └── debug       # debug模式

在 debug 模式下，代码编译速度快，开发者可以流畅编译。但同时意味着运行速度会变慢，在发布时会带来负面影响。所以您也可以在发布时，显示指定为 release 模式：

cargo run --release
cargo build --release

同理，target 下会新增相应的 release 目录：

tree -L 2
.
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
├── src
│   └── main.rs
└── target
    ├── CACHEDIR.TAG
    ├── debug
    └── release     # release模式

3.3 检查项目

当 Rust 项目臃肿之后，如果需要检验代码正确性，使用 cargo run 和 cargo build 会较为耗时。此时，可以通过 cargo check 对代码进行快速编译：

cargo check
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.02s

此外，还可以运行测试 Rust 项目。如果项目中的测试较多，还支持指定运行单个测试、过滤部分测试等。但需注意的是返回类型必须是 () 或 Result<(), E> where E: Error 。

cargo test              # debug 模式
cargo test --release   # release 模式

3.4 项目文档

Cargo 还支持从源代码中提取注释以生成文档。但需要注意的是：

  • 仅为公共函数、变量和成员提取文档注释；
  • 所提取的注释，要使用三个斜线 /// 对其进行标记；
cargo doc --no-deps

4. Rust 工具介绍—— rustfmt

rustfmt 是一个用于格式化 Rust 代码的工具，可以帮助开发者确保代码的整洁、一致性和可读性。使用 rustfmt 可以将 Rust 代码自动格式化为符合社区推荐的代码风格，提供一致的代码规范。 rusftmt 即可独立使用，也可以与 Cargo 一起使用。

在开始使用 rustfmt 之前，请确保安装了 rustfmt 。如果尚未安装，可以通过运行以下命令轻松地安装它：

dnf install rustfmt

成功安装 rustfmt 后，您可以按照以下方式使用它：

4.1 rusftmt 独立使用

使用 rustfmt 命令后，程序将根据默认配置规范格式化指定的Rust源文件。默认情况下， rustfmt 会将格式化过的内容直接输出到终端。

rustfmt  src/test.rs

以原地覆盖方式格式化文件 若要让 rustfmt 直接修改源文件，以原地覆盖的方式格式化，可以使用 --emit 标志：

rustfmt --emit files src/test.rs

4.2 同 Cargo 一起使用

rustfmt xx.rs 可以格式化指定文件，而使用 cargo fmt 命令则可以自动应用 rustfmt 格式化规则，为项目中所有的 .rs 文件进行格式化。

cargo fmt

如果要自定义格式化规则，您需要在项目根目录或任何父目录中创建一个名为 rustfmt.toml 的文件。在这个文件中，可以添加省略引号的键值对配置，例如：

max_width = 100
reorder_imports = true

创建 rustfmt.toml 文件后， rustfmt 会自动应用其中的配置选项进行格式化。

5 常见问题

5.1 Cargo.toml 校验

修改 Cargo.toml 后，无法通过校验。

error: the listed checksum of `/builddir/build/BUILD/gnome-tour-43.0/vendor/glib-macros/Cargo.toml` has changed:
expected: d6e10d3ec19f19b5a32cdcd159567ede9fa1e59ac13f446f0a1e40f99e7e6c1b
actual:   ea00aa6587f4f1793c296fd4a18c9989239e13df703c9254906b1c757714d440

directory sources are not intended to be edited, if modifications are required then it is recommended that `[patch]` is used with a forked copy of the source
上述报错为修改 Cargo.toml文件后，未同步修改校验文件 .cargo-checksum.json 导致，在该 json 文件中找到 Cargo.toml 内容并修改为实际值即可。其余文件的校验错误同理。

# 将"Cargo.toml":"d6e10d3ec19f19b5a32cdcd159567ede9fa1e59ac13f446f0a1e40f99e7e6c1b"
# 修改为 "Cargo.toml":"ea00aa6587f4f1793c296fd4a18c9989239e13df703c9254906b1c757714d440"

5.2 Cargo.lock 指定版本不匹配

Cargo.toml 中描述对于版本的要求，Cargo.lock 为根据编译时环境自动生成。 譬如查看 gnome-tour-43.0 中的 Cargo.toml 文件，可知编译要求 gtk4 版本为 0.4.x。

[dependencies]
gtk = { package = "gtk4", version = "0.4", features= ["v4_2"]}
log = "0.4"
gettext-rs = { version = "0.7", features = ["gettext-system"] }
adw = {package = "libadwaita", version = "0.1"}
pretty_env_logger = "0.4"
regex = "1.5"

首次生成 Cargo.lock 时，编译源中提供 gtk4 版本为 0.4.8，故 Cargo.lock 中会锁定版本为 0.4.8。 当后续使用时，源中提供 gtk4 升级为 0.4.9，此时编译会报错：

error: failed to select a version for the requirement `gtk4 = "^0.4"` (locked to 0.4.8)
candidate versions found which didn't match: 0.4.9

参照 gnome-tour-43.0 中的 Cargo.toml 可知，gtk4-0.4.9 其实也满足编译要求，这个报错是不必要的，故需更新 Cargo.lock 文件消除该报错。 由于该文件为根据 Cargo.toml 自动生成，故一般情况下不建议手动修改 lock 文件，而是应该调整 toml 文件。

此时若 gnome-tour-43.0 的 vendor 目录下，若包含 gtk4 文件夹，则更新 vendor/gtk4/Cargo.toml 中 version 为 0.4.9。

[package]
edition = "2021"
rust-version = "1.56"
name = "gtk4"
version = "0.4.9"

然后在 gnome-tour-43.0 目录执行 cargo update 即可，此时会自动更新 Cargo.lock 信息：

cargo update
    Updating gtk4 v0.4.8 -> v0.4.9

更新完毕后，即可正常编译。

6 附录

更多使用方法，请参照：

  • Rust 官方文档：https://doc.rust-lang.org/book/title-page.html
  • Cargo 官方文档：https://doc.rust-lang.org/cargo/
  • Rustfmt 配置文档：https://rust-lang.github.io/rustfmt/?version=master&search=#
  • rustup 官方文档：https://rust-lang.github.io/rustup/index.html