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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: binlib ,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

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 runcargo 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 ()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