rust基础学习--day2：猜数游戏

前言#

昨天我们学了如何新建项目以及构建相关的基础知识，感兴趣的大佬可以看下

坏蛋Dan：rust基础学习--day1

今天我们继续跟着文档学习。

猜测游戏#

我们来写一个猜数游戏,简单但是经典~

规则#

系统随机生成一个数，而用户在终端输入一个数，系统会判断并提示高了还是低了，直到这个数被猜到了为止。

创建环境#

我们直接在终端输入

mkdir day2
cd day2
cargo new guessing_game
cd guessing_game

可以终端执行cargo run测试下是否正常，这里就不测试了。

分析#

如果要实现这个游戏，我们有以下几个问题需要解决

如何生成随机数
如何获得用户的输入
如何判断

这几个问题我们来一一解决

crate#

不过在实现之前我们需要了解一个概念--crate，中文翻译过来是一个大木箱。。。。怎么说呢，也差不多。。。

我们还是老老实实叫它crate吧。。

那什么是crate呢？我个人理解为这是一个包，可能是一个模块，也可能是多个模块集合。而cargo就是管理这些crate的工具。

所以应该存在以下关系：trait包含于crate包含于cargo。

至于这个trait[3]又是啥，翻译过来叫做“特性”。。。

我们的项目就是一个crate，一个binary crate，可执行的。

安装`rand`依赖包#

rust自身标准库中并没有可以用来生成随机数的库，所以这需要我们去引入这个依赖。

我们进入Cargo.toml文件中，我们需要引入一个名叫Rand的crate，这个crate是一个library crate,本身不可执行，但可以被调用。

这里0.8.3是^0.8.3的简写，任何高于0.8.3并且低于0.9.0的都符合要求。

然后我们直接终端cargo build。

然后你发现你超时了或者更新的巨慢~doge，那是因为第一次引入依赖会更新crate.io，这里面存放的是所有crate的索引，当你引入某个依赖的时候会告诉cargo如何去安装。扯远了，就是国外的，基本都很难拉下来，所以我们需要换源。

cargo换源#

首先看下我们的cargo环境路径

 echo %PATH%
 echo $env:path

一般都在C:/User/xxx/.cargo/bin

我们进入到.cargo中，新建一个config.toml文件。

[source.crates-io]
replace-with = "tuna"

[source.tuna]
registry = "https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/crates.io-index.git"

替换为清华的源，然后保存。然后重新cargo build

虽然还是很慢。。。但是至少不会超时。。。

如果不顶用还有一个可以换

[source.crates-io]
registry = "https://github.com/rust-lang/crates.io-index"

生成随机数#

ok，安装完之后我们就来用我们刚引入的包来生成随机数

use rand::Rng;

fn main() {
    let rand: isize = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
    println!("the rand num is {rand}");
}

use表示引用某个库
rand::Rng表示使用rand库的Rng ,这个Rng是一个trait，这里可以理解为是一个接口，实现了随机数生成的方法，也就是gen_range。
::这种写法相信大家应该都知道是做啥用的了，表示获取某个东西里的东西，比如module a中有一个b方法，那么调用b方法就可以是a::b()。
1..=100: start..=end，随机数的范围,这里表示1至100之间，包括100。如果不想包括100，可以写1..100。
{rand}: 这里花括号中可以直接传入变量，会被替换成对应的值。

生成随机数成功！

获取用户输入#

既然生成随机数成功了，那么第一个问题就解决了。现在来解决第二个问题：获取用户输入。

和c/c++差不多，在node中我们可以调用io模块的stdin来获取，那么在rust其实也是一样的。

rust中使用use std::io因为是标准库中的，所以不需要再去安装依赖。

use rand::Rng;
use std::{io};

fn main() {
    let rand = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
    println!("the rand num is {rand}");

    let guess = String::new();

    io::stdin().read_line(guess);

    println!("your input is {guess}")

}

use std::{io};: 这是一种简写，等价于use std::io,为什么要这么写呢？因为std也就是标准库中不只有io这一个模块，所以如果你导入了std里的多个模块，使用use std::io这种写法就要写很多重复代码。因此官方提供了一种简写方案use x::{a, b::c}。其中a和b同级。
stdin： stdin是一个function，指向输入流，调用自然是需要()。
read_line: 也是一个function，这个方法是干啥的就不多说了。

如果这个时候你安装了rust-analyzer，你会发现你的read_line这行代码报错了。为什么会报错呢？

可变与不可变、所有权、堆、栈#

实际上上面的报错涉及到一个rust的特点：变量声明的时候默认是不可变的（immutable），那么要怎么做它才能变呢？

很简单，在变量名之前加个mut即可。

修改下代码

let mut guess = String::new();

发现保存后还是报错，发现报错是说：期望&mut String, found String。翻译过来也就是期望一个可变的借用的字符串类型，但是传入的却是字符串类型。

这个&又是个啥？

实际上这里涉及到了rust垃圾处理机制，rust中如果变量走出作用域，则会立即被释放掉。

如果变量不带&字符传入方法中，这就表示这个方法中拥有这个变量的所有权。

拥有了所有权是什么意思呢？

我们先来写个demo看下。

借用了已被moved的值：str的值。

当然，并不是所有情况都会这样，比如下面这个

为什么会这样呢？

这又涉及到另一个概念：堆(heap)和栈(stack)。

简单的说stack空间是固定的，每次都是往栈头存和取。而heap则相反，空间是不固定的。

那么stack很适合存放比如指针之类的东西，比如上面这个num变量的值。

而heap适合去存放一些动态的，比如用户输入的字符串，这是不可预测的，所以得动态分配内存。而这个指向内存的指针存放在栈中。

rust中如果某个变量以所有权的形式传入某个方法中，那么就会复制一份栈中的值。当作用域结束时这个值就会出栈，被释放。但是问题又来了，为什么str会报错，而num没有报错呢？

这里又涉及到了一个问题：双重释放问题

由于rust针对堆空间采用的是复制指针的方式，那么就可能出现双重释放问题，也就是复制的指针因为作用域结束被释放掉，导致对应的堆内存也跟着释放掉。而原来指针的作用域结束时也会触发一次堆内存释放，这就存在一个安全性问题：可能第二次释放时这个堆空间已经放了另一个变量的值了，而这次释放导致它无辜躺枪，也没了。

所以针对堆空间双重释放的问题，在以所有权的方式传入另一个作用域时，原来的指针就会被释放掉。这就确保了从创建到释放都只存在一个指针，就很安全。

那么回到我们最开始的问题，什么是所有权。也就是一个值只能属于一个变量。

stack也就是栈是通过copy来实现的，所以也是符合的。比如let x = 1; let y = x;这其中copy了一份x的值给y，变成了let x = 1; let y = 1;，也是符合一个值只能拥有一个变量的限制。

需要存放到heap也就是堆上的则是通过move指针的方式来实现，move完立即释放掉原来的变量，也符合了一个值只属于一个变量。

而&符号写上则表示这是一个引用，并非move。相当于创建了一个新指针指向这个变量的那个指针，这样原来的那个变量就不会被释放掉。

修改获取输入的代码#

既然知道问题是怎么回事了，那么我们就来改下我们的代码

use rand::Rng;
use std::{io};

fn main() {
    let rand = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
    println!("the rand num is {rand}");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("something error");

    println!("your input is {guess}")

}

运行正常。

比较输入和随机数#

第二个问题也解决了，第三个问题：如何判断。

我这里就直接贴下代码

use rand::Rng;
use std::{io, cmp::Ordering};

fn main() {
    let rand = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
    println!("the rand num is {rand}");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("something error");

    println!("your input is {guess}");

    match guess.cmp(&mut rand) {
        Ordering::Greater => println!("is larger"),
        Ordering::Less => println!("is smaller"),
        Ordering::Equal => {
            println!("you win!");
        }
    }

}

match：表示匹配表达式，写法是match 匹配表达式 { 匹配内容表达式 }
cmp：一个通用的模块，暴露出接口，可被实现。
Ordering: cmp模块中的一个枚举

Ordering::Greater: 表示关联的是这个Greater。
=> {xxx}：这个是匹配到要执行的语句。

执行下cargo run

但是又报错了

这是因为我们的rand随机数是一个i32整数类型。而我们从输入中拿到的是一个String类型，所以就报错了。

我们来转换下

use rand::Rng;
use std::{io, cmp::Ordering};

fn main() {
    let mut rand = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
    println!("the rand num is {rand}");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("something error");

    let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("parse error");
    
    println!("your input is {guess}");


    match guess.cmp(&mut rand) {
        Ordering::Greater => println!("is larger"),
        Ordering::Less => println!("is smaller"),
        Ordering::Equal => {
            println!("you win!");
        }
    }

}

其中let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("parse error");是调用字符串自身的trim去除前后空格然后做parse处理，当然由于用户可能输入一个非数字，所以这里parse可能会有问题，得加上expect输出错误。

现在我们来重新试下cargo run

ok这就匹配成功啦~

总结#

今天（实际上可能是好几天。。。没办法要上班）我们自己做了一个猜测游戏，也知道了一些rust的特性，比如如何处理内存等。不过这个代码还有调整空间，明天我们来优化下。

另外挺多地方没有贴上参考链接，主要是太多了。。。后面有空我再补上。

觉得有用的话麻烦点个赞，谢谢！

参考#

发布于 2022-11-26 00:06・IP 属地广东

前言#

昨天我们学了如何新建项目以及构建相关的基础知识，感兴趣的大佬可以看下

坏蛋Dan：rust基础学习--day1

今天我们继续跟着文档学习。

猜测游戏#

我们来写一个猜数游戏,简单但是经典~

规则#

系统随机生成一个数，而用户在终端输入一个数，系统会判断并提示高了还是低了，直到这个数被猜到了为止。

创建环境#

我们直接在终端输入

mkdir day2
cd day2
cargo new guessing_game
cd guessing_game

可以终端执行cargo run测试下是否正常，这里就不测试了。

分析#

如果要实现这个游戏，我们有以下几个问题需要解决

如何生成随机数
如何获得用户的输入
如何判断

这几个问题我们来一一解决

crate#

不过在实现之前我们需要了解一个概念--crate，中文翻译过来是一个大木箱。。。。怎么说呢，也差不多。。。

我们还是老老实实叫它crate吧。。

那什么是crate呢？我个人理解为这是一个包，可能是一个模块，也可能是多个模块集合。而cargo就是管理这些crate的工具。

所以应该存在以下关系：trait包含于crate包含于cargo。

至于这个trait[3]又是啥，翻译过来叫做“特性”。。。

我们的项目就是一个crate，一个binary crate，可执行的。

安装`rand`依赖包#

rust自身标准库中并没有可以用来生成随机数的库，所以这需要我们去引入这个依赖。

我们进入Cargo.toml文件中，我们需要引入一个名叫Rand的crate，这个crate是一个library crate,本身不可执行，但可以被调用。

这里0.8.3是^0.8.3的简写，任何高于0.8.3并且低于0.9.0的都符合要求。

然后我们直接终端cargo build。

cargo换源#

首先看下我们的cargo环境路径

 echo %PATH%
 echo $env:path

一般都在C:/User/xxx/.cargo/bin

我们进入到.cargo中，新建一个config.toml文件。

[source.crates-io]
replace-with = "tuna"

[source.tuna]
registry = "https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/crates.io-index.git"

替换为清华的源，然后保存。然后重新cargo build

虽然还是很慢。。。但是至少不会超时。。。

如果不顶用还有一个可以换

[source.crates-io]
registry = "https://github.com/rust-lang/crates.io-index"

生成随机数#

ok，安装完之后我们就来用我们刚引入的包来生成随机数

use rand::Rng;

fn main() {
    let rand: isize = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
    println!("the rand num is {rand}");
}

use表示引用某个库
rand::Rng表示使用rand库的Rng ,这个Rng是一个trait，这里可以理解为是一个接口，实现了随机数生成的方法，也就是gen_range。
::这种写法相信大家应该都知道是做啥用的了，表示获取某个东西里的东西，比如module a中有一个b方法，那么调用b方法就可以是a::b()。
1..=100: start..=end，随机数的范围,这里表示1至100之间，包括100。如果不想包括100，可以写1..100。
{rand}: 这里花括号中可以直接传入变量，会被替换成对应的值。

生成随机数成功！

获取用户输入#

既然生成随机数成功了，那么第一个问题就解决了。现在来解决第二个问题：获取用户输入。

和c/c++差不多，在node中我们可以调用io模块的stdin来获取，那么在rust其实也是一样的。

rust中使用use std::io因为是标准库中的，所以不需要再去安装依赖。

use rand::Rng;
use std::{io};

fn main() {
    let rand = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
    println!("the rand num is {rand}");

    let guess = String::new();

    io::stdin().read_line(guess);

    println!("your input is {guess}")

}

use std::{io};: 这是一种简写，等价于use std::io,为什么要这么写呢？因为std也就是标准库中不只有io这一个模块，所以如果你导入了std里的多个模块，使用use std::io这种写法就要写很多重复代码。因此官方提供了一种简写方案use x::{a, b::c}。其中a和b同级。
stdin： stdin是一个function，指向输入流，调用自然是需要()。
read_line: 也是一个function，这个方法是干啥的就不多说了。

如果这个时候你安装了rust-analyzer，你会发现你的read_line这行代码报错了。为什么会报错呢？

可变与不可变、所有权、堆、栈#

实际上上面的报错涉及到一个rust的特点：变量声明的时候默认是不可变的（immutable），那么要怎么做它才能变呢？

很简单，在变量名之前加个mut即可。

修改下代码

let mut guess = String::new();

发现保存后还是报错，发现报错是说：期望&mut String, found String。翻译过来也就是期望一个可变的借用的字符串类型，但是传入的却是字符串类型。

这个&又是个啥？

实际上这里涉及到了rust垃圾处理机制，rust中如果变量走出作用域，则会立即被释放掉。

如果变量不带&字符传入方法中，这就表示这个方法中拥有这个变量的所有权。

拥有了所有权是什么意思呢？

我们先来写个demo看下。

借用了已被moved的值：str的值。

当然，并不是所有情况都会这样，比如下面这个

为什么会这样呢？

这又涉及到另一个概念：堆(heap)和栈(stack)。

简单的说stack空间是固定的，每次都是往栈头存和取。而heap则相反，空间是不固定的。

那么stack很适合存放比如指针之类的东西，比如上面这个num变量的值。

而heap适合去存放一些动态的，比如用户输入的字符串，这是不可预测的，所以得动态分配内存。而这个指向内存的指针存放在栈中。

这里又涉及到了一个问题：双重释放问题

那么回到我们最开始的问题，什么是所有权。也就是一个值只能属于一个变量。

需要存放到heap也就是堆上的则是通过move指针的方式来实现，move完立即释放掉原来的变量，也符合了一个值只属于一个变量。

而&符号写上则表示这是一个引用，并非move。相当于创建了一个新指针指向这个变量的那个指针，这样原来的那个变量就不会被释放掉。

修改获取输入的代码#

既然知道问题是怎么回事了，那么我们就来改下我们的代码

use rand::Rng;
use std::{io};

fn main() {
    let rand = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
    println!("the rand num is {rand}");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("something error");

    println!("your input is {guess}")

}

运行正常。

比较输入和随机数#

第二个问题也解决了，第三个问题：如何判断。

我这里就直接贴下代码

use rand::Rng;
use std::{io, cmp::Ordering};

fn main() {
    let rand = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
    println!("the rand num is {rand}");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("something error");

    println!("your input is {guess}");

    match guess.cmp(&mut rand) {
        Ordering::Greater => println!("is larger"),
        Ordering::Less => println!("is smaller"),
        Ordering::Equal => {
            println!("you win!");
        }
    }

}

match：表示匹配表达式，写法是match 匹配表达式 { 匹配内容表达式 }
cmp：一个通用的模块，暴露出接口，可被实现。
Ordering: cmp模块中的一个枚举

Ordering::Greater: 表示关联的是这个Greater。
=> {xxx}：这个是匹配到要执行的语句。

执行下cargo run

但是又报错了

这是因为我们的rand随机数是一个i32整数类型。而我们从输入中拿到的是一个String类型，所以就报错了。

我们来转换下

use rand::Rng;
use std::{io, cmp::Ordering};

fn main() {
    let mut rand = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
    println!("the rand num is {rand}");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("something error");

    let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("parse error");
    
    println!("your input is {guess}");


    match guess.cmp(&mut rand) {
        Ordering::Greater => println!("is larger"),
        Ordering::Less => println!("is smaller"),
        Ordering::Equal => {
            println!("you win!");
        }
    }

}

现在我们来重新试下cargo run

ok这就匹配成功啦~

总结#

另外挺多地方没有贴上参考链接，主要是太多了。。。后面有空我再补上。

觉得有用的话麻烦点个赞，谢谢！

参考#

发布于 2022-11-26 00:06・IP 属地广东

前言#

猜测游戏#

规则#

创建环境#

分析#

crate#

安装rand依赖包#

cargo换源#

生成随机数#

获取用户输入#

可变与不可变、所有权、堆、栈#

修改获取输入的代码#

比较输入和随机数#

总结#

参考#

前言#

猜测游戏#

规则#

创建环境#

分析#

crate#

安装rand依赖包#

cargo换源#

生成随机数#

获取用户输入#

可变与不可变、所有权、堆、栈#

修改获取输入的代码#

比较输入和随机数#

总结#

参考#

安装`rand`依赖包#

安装`rand`依赖包#