Rust 程序设计语言

Hello, Cargo!

Cargo 是 Rust 的构建系统和包管理器。大多数 Rustacean 都使用这个工具来管理他们的 Rust 项目，因为 Cargo 会帮你处理很多任务，比如构建代码、下载代码所依赖的库，以及编译这些库。（我们把代码所需的库称为依赖（dependencies）。）

最简单的 Rust 程序，比如我们目前写的这个，没有任何依赖。如果我们用 Cargo 来构建 “Hello, world!” 项目，它只会用到 Cargo 中负责构建代码的那部分功能。随着你编写更复杂的 Rust 程序，你会添加依赖，而如果你一开始就使用 Cargo 来创建项目，添加依赖会方便得多。

由于绝大多数 Rust 项目都使用 Cargo，本书后续内容也假定你在使用 Cargo。如果你使用了“安装”部分介绍的官方安装器，Cargo 已经随 Rust 一起安装好了。如果你通过其他方式安装了 Rust，可以在终端中输入以下命令来检查 Cargo 是否已安装：

$ cargo --version

如果你看到了版本号，说明已经安装好了！如果看到类似 command not found 的错误，请查阅你所用安装方式的文档，了解如何单独安装 Cargo。

使用 Cargo 创建项目

让我们用 Cargo 创建一个新项目，看看它与之前的 “Hello, world!” 项目有什么不同。回到你的 projects 目录（或者你选择存放代码的任何位置）。然后，在任何操作系统上，运行以下命令：

$ cargo new hello_cargo
$ cd hello_cargo

第一条命令创建了一个名为 hello_cargo 的新目录和项目。我们将项目命名为 hello_cargo，Cargo 会在同名目录中创建它的文件。

进入 hello_cargo 目录并列出文件。你会看到 Cargo 为我们生成了两个文件和一个目录：一个 Cargo.toml 文件，以及一个 src 目录，里面有一个 main.rs 文件。

它还初始化了一个新的 Git 仓库，并附带一个 .gitignore 文件。如果你在一个已有的 Git 仓库中运行 cargo new，则不会生成 Git 文件；你可以使用 cargo new --vcs=git 来覆盖这一行为。

注意：Git 是一个常用的版本控制系统。你可以通过 --vcs 参数让 cargo new 使用其他版本控制系统，或者不使用版本控制系统。运行 cargo new --help 查看可用选项。

用你喜欢的文本编辑器打开 Cargo.toml。它的内容应该类似于示例 1-2 中的代码。

[package]
name = "hello_cargo"
version = "0.1.0"
edition = "2024"

[dependencies]

这个文件使用 TOML（Tom’s Obvious, Minimal Language）格式，这是 Cargo 的配置格式。

第一行 [package] 是一个段落标题，表示接下来的语句用于配置一个包。随着我们向这个文件添加更多信息，还会添加其他段落。

接下来的三行设置了 Cargo 编译程序所需的配置信息：程序的名称、版本，以及要使用的 Rust 版次。我们将在附录 E 中讨论 edition 键。

最后一行 [dependencies] 是一个段落的开始，用于列出项目的所有依赖。在 Rust 中，代码包被称为 crate。这个项目不需要其他 crate，但在第 2 章的第一个项目中会用到，届时我们会使用这个依赖段落。

现在打开 src/main.rs 看一看：

文件名：src/main.rs

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

Cargo 为你生成了一个 “Hello, world!” 程序，和我们在示例 1-1 中写的一样！到目前为止，我们的项目与 Cargo 生成的项目之间的区别在于：Cargo 将代码放在了 src 目录中，并且在项目顶层目录有一个 Cargo.toml 配置文件。

Cargo 期望你的源文件放在 src 目录中。项目顶层目录只用于存放 README 文件、许可证信息、配置文件以及其他与代码无关的内容。使用 Cargo 有助于你组织项目。每样东西都有它的位置，每样东西都各就各位。

如果你创建了一个没有使用 Cargo 的项目，就像我们之前的 “Hello, world!” 项目那样，你可以将它转换为使用 Cargo 的项目。将项目代码移到 src 目录中，并创建一个合适的 Cargo.toml 文件。获取 Cargo.toml 文件的一个简单方法是运行 cargo init，它会自动为你创建。

构建并运行 Cargo 项目

现在让我们看看用 Cargo 构建和运行 “Hello, world!” 程序有什么不同！在你的 hello_cargo 目录中，输入以下命令来构建项目：

$ cargo build
   Compiling hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.85 secs

这条命令会在 target/debug/hello_cargo（在 Windows 上是 target\debug\hello_cargo.exe）创建一个可执行文件，而不是在当前目录。因为默认构建是调试构建，Cargo 会将二进制文件放在名为 debug 的目录中。你可以用以下命令运行这个可执行文件：

$ ./target/debug/hello_cargo # or .\target\debug\hello_cargo.exe on Windows
Hello, world!

如果一切顺利，终端应该会打印出 Hello, world!。第一次运行 cargo build 时，Cargo 还会在项目顶层创建一个新文件：Cargo.lock。这个文件记录了项目依赖的确切版本。这个项目没有依赖，所以文件内容比较少。你永远不需要手动修改这个文件；Cargo 会为你管理它的内容。

我们刚才用 cargo build 构建了项目，然后用 ./target/debug/hello_cargo 运行了它，但我们也可以使用 cargo run 来一步完成编译和运行：

$ cargo run
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0 secs
     Running `target/debug/hello_cargo`
Hello, world!

使用 cargo run 比先运行 cargo build 再输入完整的二进制文件路径要方便得多，所以大多数开发者都使用 cargo run。

注意这次我们没有看到 Cargo 正在编译 hello_cargo 的输出。Cargo 发现文件没有改变，所以它没有重新构建，而是直接运行了二进制文件。如果你修改了源代码，Cargo 会在运行之前重新构建项目，你会看到这样的输出：

$ cargo run
   Compiling hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.33 secs
     Running `target/debug/hello_cargo`
Hello, world!

Cargo 还提供了一个叫做 cargo check 的命令。这个命令会快速检查你的代码，确保它能通过编译，但不会生成可执行文件：

$ cargo check
   Checking hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.32 secs

为什么你会不需要可执行文件呢？通常 cargo check 比 cargo build 快得多，因为它跳过了生成可执行文件的步骤。如果你在编写代码的过程中不断检查自己的工作，使用 cargo check 可以加快确认项目是否仍能编译的过程！因此，许多 Rustacean 在编写程序时会定期运行 cargo check 来确保代码能编译通过。然后在准备好使用可执行文件时，再运行 cargo build。

让我们回顾一下目前学到的关于 Cargo 的知识：

• 可以使用 cargo new 创建项目。
• 可以使用 cargo build 构建项目。
• 可以使用 cargo run 一步完成构建和运行项目。
• 可以使用 cargo check 构建项目来检查错误，但不生成二进制文件。
• Cargo 不会将构建结果保存在代码所在的目录中，而是存储在 target/debug 目录中。

使用 Cargo 的另一个优势是，无论你在哪个操作系统上工作，命令都是相同的。所以从现在开始，我们将不再为 Linux 和 macOS 与 Windows 分别提供特定的说明。

以发布模式构建

当你的项目最终准备好发布时，可以使用 cargo build --release 来进行优化编译。这条命令会在 target/release 而不是 target/debug 目录中创建可执行文件。优化会让你的 Rust 代码运行得更快，但开启优化会延长编译时间。这就是为什么有两种不同的配置：一种用于开发，让你能快速且频繁地重新构建；另一种用于构建最终交付给用户的程序，它不需要反复重新构建，并且要尽可能快地运行。如果你要对代码的运行时间进行基准测试，请确保使用 cargo build --release 构建，并使用 target/release 中的可执行文件进行测试。

善用 Cargo 的惯例

对于简单的项目，Cargo 相比直接使用 rustc 并没有太大优势，但随着程序变得更加复杂，它的价值就会显现出来。一旦程序增长到多个文件或需要依赖时，让 Cargo 来协调构建会容易得多。

尽管 hello_cargo 项目很简单，但它现在已经使用了你在 Rust 生涯中会用到的大部分实际工具。事实上，要参与任何现有项目，你可以使用以下命令通过 Git 检出代码、进入项目目录并构建：

$ git clone example.org/someproject
$ cd someproject
$ cargo build

有关 Cargo 的更多信息，请查阅它的文档。

总结

你的 Rust 之旅已经有了一个很好的开始！在本章中，你学会了：

• 使用 rustup 安装最新稳定版的 Rust。
• 更新到更新的 Rust 版本。
• 打开本地安装的文档。
• 直接使用 rustc 编写并运行一个 “Hello, world!” 程序。
• 使用 Cargo 的惯例创建并运行一个新项目。

现在是构建一个更实质性的程序来熟悉 Rust 代码读写的好时机。所以在第 2 章中，我们将构建一个猜数字游戏程序。如果你更想先了解 Rust 中常见编程概念的工作方式，请参阅第 3 章，然后再回到第 2 章。