编写一个猜数字游戏
让我们一起动手做一个项目来快速上手 Rust！本章将通过一个实际程序来介绍一些常见的 Rust 概念。你将学到 let、match、方法、关联函数（associated function）、外部 crate 等知识！后续章节会更详细地探讨这些概念。在本章中，你只需练习基础知识。
我们将实现一个经典的编程入门项目：猜数字游戏。它的工作原理是这样的：程序会生成一个 1 到 100 之间的随机整数，然后提示玩家输入一个猜测的数字。输入猜测后，程序会提示猜测的数字是太小还是太大。如果猜对了，程序会打印一条祝贺信息并退出。
创建新项目
要创建一个新项目，请进入你在第 1 章中创建的 projects 目录，然后使用 Cargo 创建一个新项目，如下所示：
$ cargo new guessing_game
$ cd guessing_game
第一个命令 cargo new 接受项目名称（guessing_game）作为第一个参数。第二个命令切换到新项目的目录。
查看生成的 Cargo.toml 文件：
文件名：Cargo.toml
[package]
name = "guessing_game"
version = "0.1.0"
edition = "2024"
[dependencies]
正如你在第 1 章中看到的，cargo new 会为你生成一个 “Hello, world!” 程序。查看 src/main.rs 文件：
文件名：src/main.rs
fn main() {
println!("Hello, world!");
}现在让我们使用 cargo run 命令来编译并运行这个 “Hello, world!” 程序：
$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.08s
Running `target/debug/guessing_game`
Hello, world!
当你需要在项目中快速迭代时，run 命令非常方便，我们在这个游戏中就会这样做——在进入下一步之前快速测试每次迭代。
重新打开 src/main.rs 文件。你将在这个文件中编写所有代码。
处理一次猜测
猜数字游戏程序的第一部分会请求用户输入、处理该输入，并检查输入是否符合预期格式。首先，我们让玩家能够输入一个猜测。将示例 2-1 中的代码输入到 src/main.rs 中。
use std::io;
fn main() {
println!("Guess the number!");
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
println!("You guessed: {guess}");
}这段代码包含了很多信息，让我们逐行来看。为了获取用户输入并将结果打印为输出，我们需要将 io 输入/输出库引入作用域。io 库来自标准库，即 std：
use std::io;
fn main() {
println!("Guess the number!");
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
println!("You guessed: {guess}");
}默认情况下，Rust 会将标准库中定义的一组条目引入每个程序的作用域。这个集合被称为 预导入（prelude），你可以在标准库文档中查看其中的所有内容。
如果你想使用的类型不在预导入中，就需要使用 use 语句显式地将该类型引入作用域。使用 std::io 库可以提供许多有用的功能，包括接受用户输入的能力。
正如你在第 1 章中看到的，main 函数是程序的入口点：
use std::io;
fn main() {
println!("Guess the number!");
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
println!("You guessed: {guess}");
}fn 语法声明了一个新函数；圆括号 () 表示没有参数；花括号 { 标志着函数体的开始。
正如你在第 1 章中学到的，println! 是一个将字符串打印到屏幕上的宏：
use std::io;
fn main() {
println!("Guess the number!");
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
println!("You guessed: {guess}");
}这段代码打印了一个提示，说明这是什么游戏并请求用户输入。
使用变量存储值
接下来，我们将创建一个变量（variable）来存储用户输入，如下所示：
use std::io;
fn main() {
println!("Guess the number!");
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
println!("You guessed: {guess}");
}现在程序变得有趣了！这短短一行中发生了很多事情。我们使用 let 语句来创建变量。这里是另一个例子：
let apples = 5;这行代码创建了一个名为 apples 的新变量，并将其绑定到值 5。在 Rust 中，变量默认是不可变的（immutable），这意味着一旦我们给变量赋值，该值就不会改变。我们将在第 3 章的“变量与可变性”部分详细讨论这个概念。要使变量可变，我们在变量名前加上 mut：
let apples = 5; // immutable
let mut bananas = 5; // mutable注意：
//语法开始一个注释，一直持续到行尾。Rust 会忽略注释中的所有内容。我们将在第 3 章中更详细地讨论注释。
回到猜数字游戏程序，你现在知道 let mut guess 会引入一个名为 guess 的可变变量。等号（=）告诉 Rust 我们现在要将某个值绑定到这个变量上。等号右边是 guess 所绑定的值，即调用 String::new 的结果——一个返回 String 新实例的函数。String 是标准库提供的字符串类型，是一种可增长的、UTF-8 编码的文本。
::new 这一行中的 :: 语法表明 new 是 String 类型的一个关联函数（associated function）。关联函数是在类型上实现的函数，在这里就是 String。这个 new 函数创建了一个新的空字符串。你会在很多类型上找到 new 函数，因为它是创建某种新值的函数的常用名称。
总的来说，let mut guess = String::new(); 这行代码创建了一个可变变量，当前绑定到一个新的空 String 实例。
接收用户输入
回想一下，我们在程序的第一行用 use std::io; 引入了标准库的输入/输出功能。现在我们将调用 io 模块中的 stdin 函数，它允许我们处理用户输入：
use std::io;
fn main() {
println!("Guess the number!");
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
println!("You guessed: {guess}");
}如果我们没有在程序开头用 use std::io; 导入 io 模块，我们仍然可以通过将函数调用写成 std::io::stdin 来使用该函数。stdin 函数返回一个 std::io::Stdin 的实例，这是一个代表终端标准输入句柄的类型。
接下来，.read_line(&mut guess) 这一行调用了标准输入句柄上的 read_line 方法来获取用户输入。我们还将 &mut guess 作为参数传递给 read_line，告诉它将用户输入存储到哪个字符串中。read_line 的完整工作是将用户在标准输入中键入的内容追加到一个字符串中（不会覆盖其内容），因此我们将该字符串作为参数传入。这个字符串参数需要是可变的，这样方法才能修改字符串的内容。
& 表示这个参数是一个引用（reference），它提供了一种方式，让代码的多个部分可以访问同一块数据，而无需将数据多次复制到内存中。引用是一个复杂的特性，而 Rust 的一大优势就是使用引用既安全又简单。你不需要了解太多细节就能完成这个程序。目前你只需要知道，和变量一样，引用默认也是不可变的。因此，你需要写 &mut guess 而不是 &guess 来使其可变。（第 4 章会更详细地解释引用。）
使用 Result 处理潜在的错误
我们还在处理这行代码。我们现在讨论的是第三行文本，但请注意它仍然是单个逻辑代码行的一部分。下一部分是这个方法：
use std::io;
fn main() {
println!("Guess the number!");
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
println!("You guessed: {guess}");
}我们也可以将这段代码写成：
io::stdin().read_line(&mut guess).expect("Failed to read line");然而，一行太长的代码难以阅读，所以最好将其拆分。当你使用 .method_name() 语法调用方法时，通过换行和缩进来拆分长行通常是明智的做法。现在让我们讨论这行代码的作用。
如前所述，read_line 会将用户输入的内容放入我们传递给它的字符串中，同时还会返回一个 Result 值。Result 是一个枚举（enumeration），通常称为 enum，它是一种可以处于多种可能状态之一的类型。我们将每种可能的状态称为一个变体（variant）。
第 6 章将更详细地介绍枚举。这些 Result 类型的目的是编码错误处理信息。
Result 的变体是 Ok 和 Err。Ok 变体表示操作成功，其中包含成功生成的值。Err 变体表示操作失败，其中包含关于操作如何或为何失败的信息。
与任何类型的值一样，Result 类型的值也有定义在其上的方法。Result 的实例有一个 expect 方法可以调用。如果这个 Result 实例是 Err 值，expect 会导致程序崩溃并显示你作为参数传递给 expect 的消息。如果 read_line 方法返回 Err，那很可能是底层操作系统产生的错误。如果这个 Result 实例是 Ok 值，expect 会提取 Ok 中持有的返回值并将其返回给你，以便你使用。在这个例子中，该值是用户输入的字节数。
如果你不调用 expect，程序可以编译，但会收到一个警告：
$ cargo build
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
warning: unused `Result` that must be used
--> src/main.rs:10:5
|
10 | io::stdin().read_line(&mut guess);
| ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
= note: this `Result` may be an `Err` variant, which should be handled
= note: `#[warn(unused_must_use)]` on by default
help: use `let _ = ...` to ignore the resulting value
|
10 | let _ = io::stdin().read_line(&mut guess);
| +++++++
warning: `guessing_game` (bin "guessing_game") generated 1 warning
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.59s
Rust 警告你没有使用 read_line 返回的 Result 值，表明程序没有处理一个可能的错误。
消除警告的正确方法是实际编写错误处理代码，但在我们的例子中，我们只想在出现问题时让程序崩溃，所以可以使用 expect。你将在第 9 章中学习如何从错误中恢复。
使用 println! 占位符打印值
除了结尾的花括号，到目前为止的代码中只剩一行需要讨论：
use std::io;
fn main() {
println!("Guess the number!");
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
println!("You guessed: {guess}");
}这行代码打印了现在包含用户输入的字符串。{} 花括号是一个占位符：把 {} 想象成一对小螃蟹钳子，夹住一个值。打印变量的值时，变量名可以直接放在花括号内。打印表达式的计算结果时，在格式字符串中放置空的花括号，然后在格式字符串后面用逗号分隔的表达式列表，按相同顺序填充每个空花括号占位符。在一次 println! 调用中同时打印变量和表达式的结果看起来像这样：
#![allow(unused)]
fn main() {
let x = 5;
let y = 10;
println!("x = {x} and y + 2 = {}", y + 2);
}这段代码会打印 x = 5 and y + 2 = 12。
测试第一部分
让我们测试猜数字游戏的第一部分。使用 cargo run 运行它：
$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 6.44s
Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
Please input your guess.
6
You guessed: 6
到这里，游戏的第一部分就完成了：我们从键盘获取了输入并将其打印出来。
生成秘密数字
接下来，我们需要生成一个让用户来猜的秘密数字。秘密数字每次都应该不同，这样游戏才有趣。我们使用 1 到 100 之间的随机数，这样游戏不会太难。Rust 的标准库中还没有包含随机数功能。不过，Rust 团队提供了一个具有该功能的 rand crate。
使用 Crate 增加功能
记住，crate 是 Rust 源代码文件的集合。我们一直在构建的项目是一个二进制 crate（binary crate），即一个可执行文件。rand crate 是一个库 crate（library crate），其中包含旨在被其他程序使用的代码，它本身不能独立执行。
Cargo 对外部 crate 的协调管理正是 Cargo 真正出色的地方。在我们编写使用 rand 的代码之前，需要修改 Cargo.toml 文件，将 rand crate 添加为依赖项。现在打开该文件，在 Cargo 为你创建的 [dependencies] 部分标题下方添加以下行。请确保按照我们这里的写法精确指定 rand 及其版本号，否则本教程中的代码示例可能无法正常工作：
文件名：Cargo.toml
[dependencies]
rand = "0.8.5"
在 Cargo.toml 文件中，标题之后的所有内容都属于该部分，直到另一个部分开始。在 [dependencies] 中，你告诉 Cargo 你的项目依赖哪些外部 crate 以及需要这些 crate 的哪些版本。在这里，我们使用语义化版本说明符 0.8.5 来指定 rand crate。Cargo 理解语义化版本控制（有时称为 SemVer），这是编写版本号的标准。说明符 0.8.5 实际上是 ^0.8.5 的简写，意思是任何不低于 0.8.5 但低于 0.9.0 的版本。
Cargo 认为这些版本具有与 0.8.5 版本兼容的公共 API，这个规范确保你将获得仍然能与本章代码一起编译的最新补丁版本。任何 0.9.0 或更高版本不保证具有与以下示例相同的 API。
现在，在不修改任何代码的情况下，让我们构建项目，如示例 2-2 所示。
$ cargo build
Updating crates.io index
Locking 15 packages to latest Rust 1.85.0 compatible versions
Adding rand v0.8.5 (available: v0.9.0)
Compiling proc-macro2 v1.0.93
Compiling unicode-ident v1.0.17
Compiling libc v0.2.170
Compiling cfg-if v1.0.0
Compiling byteorder v1.5.0
Compiling getrandom v0.2.15
Compiling rand_core v0.6.4
Compiling quote v1.0.38
Compiling syn v2.0.98
Compiling zerocopy-derive v0.7.35
Compiling zerocopy v0.7.35
Compiling ppv-lite86 v0.2.20
Compiling rand_chacha v0.3.1
Compiling rand v0.8.5
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.48s
rand crate 作为依赖后运行 cargo build 的输出你可能会看到不同的版本号（但由于 SemVer，它们都与代码兼容！）和不同的行（取决于操作系统），而且行的顺序可能不同。
当我们引入一个外部依赖时，Cargo 会从注册表（registry）获取该依赖所需的所有最新版本，注册表是 Crates.io 数据的副本。Crates.io 是 Rust 生态系统中人们发布开源 Rust 项目供他人使用的地方。
更新注册表后，Cargo 检查 [dependencies] 部分并下载所有尚未下载的 crate。在这个例子中，虽然我们只列出了 rand 作为依赖，但 Cargo 还获取了 rand 工作所依赖的其他 crate。下载完 crate 后，Rust 编译它们，然后使用可用的依赖编译项目。
如果你立即再次运行 cargo build 而不做任何更改，除了 Finished 行之外不会有任何输出。Cargo 知道它已经下载并编译了依赖项，而且你没有在 Cargo.toml 文件中对它们做任何更改。Cargo 也知道你没有更改代码，所以也不会重新编译。无事可做，它就直接退出了。
如果你打开 src/main.rs 文件，做一个微小的更改，然后保存并重新构建，你只会看到两行输出：
$ cargo build
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.13s
这些行表明 Cargo 只用你对 src/main.rs 文件的微小更改来更新构建。你的依赖没有变化，所以 Cargo 知道可以复用已经下载和编译好的内容。
确保可重现的构建
Cargo 有一种机制，确保你或任何其他人每次构建代码时都能重建相同的产物：Cargo 只会使用你指定的依赖版本，除非你另行指示。例如，假设下周 rand crate 发布了 0.8.6 版本，该版本包含一个重要的 bug 修复，但同时也包含一个会破坏你代码的回归问题。为了处理这种情况，Rust 在你第一次运行 cargo build 时创建了 Cargo.lock 文件，所以我们现在在 guessing_game 目录中有这个文件。
当你第一次构建项目时，Cargo 会找出符合条件的所有依赖版本，然后将它们写入 Cargo.lock 文件。当你将来构建项目时，Cargo 会看到 Cargo.lock 文件存在，并使用其中指定的版本，而不是重新计算版本。这让你自动拥有可重现的构建。换句话说，由于 Cargo.lock 文件的存在，你的项目将保持在 0.8.5 版本，直到你显式升级。因为 Cargo.lock 文件对于可重现的构建很重要，它通常会与项目中的其余代码一起提交到版本控制中。
更新 Crate 以获取新版本
当你确实想要更新一个 crate 时，Cargo 提供了 update 命令，它会忽略 Cargo.lock 文件，并找出 Cargo.toml 中符合你规范的所有最新版本。然后 Cargo 会将这些版本写入 Cargo.lock 文件。否则，默认情况下，Cargo 只会查找大于 0.8.5 且小于 0.9.0 的版本。如果 rand crate 发布了两个新版本 0.8.6 和 0.999.0，你运行 cargo update 时会看到以下内容：
$ cargo update
Updating crates.io index
Locking 1 package to latest Rust 1.85.0 compatible version
Updating rand v0.8.5 -> v0.8.6 (available: v0.999.0)
Cargo 忽略了 0.999.0 版本。此时，你还会注意到 Cargo.lock 文件中的变化，记录了你现在使用的 rand crate 版本是 0.8.6。要使用 rand 版本 0.999.0 或 0.999.x 系列中的任何版本，你需要将 Cargo.toml 文件更新为如下内容（不要实际做这个更改，因为以下示例假设你使用的是 rand 0.8）：
[dependencies]
rand = "0.999.0"
下次你运行 cargo build 时，Cargo 会更新可用 crate 的注册表，并根据你指定的新版本重新评估你的 rand 需求。
关于 Cargo 及其生态系统还有很多内容可以讲，我们将在第 14 章中讨论，但目前你只需要了解这些。Cargo 使得复用库变得非常容易，因此 Rustacean 们能够编写由多个包组装而成的小型项目。
生成随机数
让我们开始使用 rand 来生成一个要猜的数字。下一步是更新 src/main.rs，如示例 2-3 所示。
use std::io;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("Guess the number!");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
println!("The secret number is: {secret_number}");
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
println!("You guessed: {guess}");
}首先，我们添加了 use rand::Rng; 这一行。Rng trait 定义了随机数生成器实现的方法，要使用这些方法，该 trait 必须在作用域内。第 10 章将详细介绍 trait。
接下来，我们在中间添加了两行。第一行调用了 rand::thread_rng 函数，它提供了我们将要使用的特定随机数生成器：一个位于当前执行线程本地的、由操作系统提供种子的生成器。然后，我们在该随机数生成器上调用 gen_range 方法。这个方法由我们通过 use rand::Rng; 语句引入作用域的 Rng trait 定义。gen_range 方法接受一个范围表达式作为参数，并生成该范围内的一个随机数。我们这里使用的范围表达式形式为 start..=end，它包含上下界，所以我们需要指定 1..=100 来请求一个 1 到 100 之间的数字。
注意：你不会凭空知道该使用哪些 trait、该调用 crate 中的哪些方法和函数，因此每个 crate 都有使用说明文档。Cargo 的另一个巧妙功能是，运行
cargo doc --open命令会在本地构建所有依赖提供的文档并在浏览器中打开。例如，如果你对randcrate 的其他功能感兴趣，可以运行cargo doc --open并点击左侧边栏中的rand。
第二行新代码打印了秘密数字。这在我们开发程序时很有用，可以用来测试，但我们会在最终版本中删除它。如果程序一开始就打印答案，那就不算什么游戏了！
试着运行程序几次：
$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.02s
Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 7
Please input your guess.
4
You guessed: 4
$ cargo run
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.02s
Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 83
Please input your guess.
5
You guessed: 5
你应该会得到不同的随机数，而且它们都应该是 1 到 100 之间的数字。干得好！
比较猜测与秘密数字
现在我们有了用户输入和一个随机数，可以比较它们了。这一步如示例 2-4 所示。注意这段代码目前还无法编译，我们稍后会解释原因。
use std::cmp::Ordering;
use std::io;
use rand::Rng;
fn main() {
// --snip--
println!("Guess the number!");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
println!("The secret number is: {secret_number}");
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
println!("You guessed: {guess}");
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("Too small!"),
Ordering::Greater => println!("Too big!"),
Ordering::Equal => println!("You win!"),
}
}首先，我们添加了另一个 use 语句，从标准库引入了一个名为 std::cmp::Ordering 的类型。Ordering 类型是另一个枚举，有 Less、Greater 和 Equal 三个变体。这是比较两个值时可能出现的三种结果。
然后，我们在底部添加了五行新代码来使用 Ordering 类型。cmp 方法比较两个值，可以在任何可比较的值上调用。它接受一个你想要与之比较的值的引用：这里是将 guess 与 secret_number 进行比较。然后它返回我们通过 use 语句引入作用域的 Ordering 枚举的一个变体。我们使用 match 表达式，根据用 guess 和 secret_number 的值调用 cmp 返回的 Ordering 变体来决定下一步做什么。
一个 match 表达式由多个分支（arm）组成。一个分支包含一个用于匹配的模式（pattern），以及当给 match 的值符合该分支模式时应该运行的代码。Rust 取传给 match 的值，依次检查每个分支的模式。模式和 match 结构是 Rust 的强大特性：它们让你能够表达代码可能遇到的各种情况，并确保你处理了所有情况。这些特性将分别在第 6 章和第 19 章中详细介绍。
让我们用这里使用的 match 表达式来走一个例子。假设用户猜了 50，而这次随机生成的秘密数字是 38。
当代码将 50 与 38 比较时，cmp 方法会返回 Ordering::Greater，因为 50 大于 38。match 表达式得到 Ordering::Greater 值，并开始检查每个分支的模式。它查看第一个分支的模式 Ordering::Less，发现 Ordering::Greater 与 Ordering::Less 不匹配，于是忽略该分支的代码并移动到下一个分支。下一个分支的模式是 Ordering::Greater，它确实匹配 Ordering::Greater！该分支中的关联代码将执行并在屏幕上打印 Too big!。match 表达式在第一次成功匹配后就结束了，所以在这个场景中它不会查看最后一个分支。
然而，示例 2-4 中的代码还无法编译。让我们试一下：
$ cargo build
Compiling libc v0.2.86
Compiling getrandom v0.2.2
Compiling cfg-if v1.0.0
Compiling ppv-lite86 v0.2.10
Compiling rand_core v0.6.2
Compiling rand_chacha v0.3.0
Compiling rand v0.8.5
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
error[E0308]: mismatched types
--> src/main.rs:23:21
|
23 | match guess.cmp(&secret_number) {
| --- ^^^^^^^^^^^^^^ expected `&String`, found `&{integer}`
| |
| arguments to this method are incorrect
|
= note: expected reference `&String`
found reference `&{integer}`
note: method defined here
--> /rustc/1159e78c4747b02ef996e55082b704c09b970588/library/core/src/cmp.rs:979:8
For more information about this error, try `rustc --explain E0308`.
error: could not compile `guessing_game` (bin "guessing_game") due to 1 previous error
错误的核心是存在类型不匹配（mismatched types）。Rust 拥有强大的静态类型系统。同时，它也有类型推断。当我们写 let mut guess = String::new() 时，Rust 能够推断出 guess 应该是 String 类型，不需要我们写出类型。而 secret_number 是一个数字类型。Rust 中有几种数字类型的值可以在 1 到 100 之间：i32，32 位整数；u32，无符号 32 位整数；i64，64 位整数；以及其他类型。除非另有指定，Rust 默认使用 i32，这就是 secret_number 的类型，除非你在其他地方添加了类型信息导致 Rust 推断出不同的数字类型。错误的原因是 Rust 无法比较字符串和数字类型。
最终，我们想要将程序读取的 String 输入转换为数字类型，以便与秘密数字进行数值比较。我们通过在 main 函数体中添加这行代码来实现：
文件名：src/main.rs
use std::cmp::Ordering;
use std::io;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("Guess the number!");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
println!("The secret number is: {secret_number}");
println!("Please input your guess.");
// --snip--
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Please type a number!");
println!("You guessed: {guess}");
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("Too small!"),
Ordering::Greater => println!("Too big!"),
Ordering::Equal => println!("You win!"),
}
}这行代码是：
let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Please type a number!");我们创建了一个名为 guess 的变量。等等，程序不是已经有一个名为 guess 的变量了吗？确实有，但 Rust 允许我们用一个新值遮蔽（shadow）之前的 guess 值。遮蔽让我们可以复用 guess 变量名，而不必创建两个不同的变量，比如 guess_str 和 guess。我们将在第 3 章中更详细地介绍这个特性，但现在只需知道，当你想将一个值从一种类型转换为另一种类型时，经常会用到这个特性。
我们将这个新变量绑定到表达式 guess.trim().parse()。表达式中的 guess 指的是包含输入字符串的原始 guess 变量。String 实例上的 trim 方法会去除开头和结尾的空白字符，在将字符串转换为只能包含数字数据的 u32 之前，我们必须这样做。用户必须按 enter 键来满足 read_line 并输入猜测，这会在字符串中添加一个换行符。例如，如果用户输入 5 并按 enter，guess 看起来是这样的：5\n。\n 代表“换行“。（在 Windows 上，按 enter 会产生一个回车符和一个换行符，即 \r\n。）trim 方法会去除 \n 或 \r\n，只留下 5。
字符串上的 parse 方法将字符串转换为另一种类型。这里我们用它将字符串转换为数字。我们需要使用 let guess: u32 来告诉 Rust 我们想要的确切数字类型。guess 后面的冒号（:）告诉 Rust 我们将标注变量的类型。Rust 有几种内置的数字类型；这里的 u32 是一个无符号 32 位整数。对于较小的正数来说，它是一个不错的默认选择。你将在第 3 章中了解其他数字类型。
此外，这个示例程序中的 u32 标注以及与 secret_number 的比较意味着 Rust 会推断 secret_number 也应该是 u32 类型。所以现在比较的是两个相同类型的值！
parse 方法只能处理逻辑上可以转换为数字的字符，因此很容易出错。例如，如果字符串包含 A👍%，就无法将其转换为数字。因为可能会失败，parse 方法返回一个 Result 类型，就像 read_line 方法一样（在前面的“使用 Result 处理潜在的错误”中讨论过）。我们将以同样的方式处理这个 Result，再次使用 expect 方法。如果 parse 因为无法从字符串创建数字而返回 Err 的 Result 变体，expect 调用会使游戏崩溃并打印我们给它的消息。如果 parse 能成功将字符串转换为数字，它会返回 Result 的 Ok 变体，expect 会从 Ok 值中返回我们想要的数字。
现在让我们运行程序：
$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.26s
Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 58
Please input your guess.
76
You guessed: 76
Too big!
不错！即使在猜测前面加了空格，程序仍然能判断出用户猜的是 76。多运行几次程序，验证不同输入的不同行为：猜对数字、猜一个太大的数字、猜一个太小的数字。
我们已经让游戏的大部分功能运行起来了，但用户只能猜一次。让我们通过添加循环来改变这一点！
通过循环允许多次猜测
loop 关键字创建一个无限循环。我们添加一个循环来给用户更多猜测的机会：
文件名：src/main.rs
use std::cmp::Ordering;
use std::io;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("Guess the number!");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
// --snip--
println!("The secret number is: {secret_number}");
loop {
println!("Please input your guess.");
// --snip--
let mut guess = String::new();
io::stdin()
.read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Please type a number!");
println!("You guessed: {guess}");
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("Too small!"),
Ordering::Greater => println!("Too big!"),
Ordering::Equal => println!("You win!"),
}
}
}如你所见，我们将从猜测输入提示开始的所有内容都移到了循环中。确保循环内的每一行都多缩进四个空格，然后再次运行程序。程序现在会一直要求输入新的猜测，这实际上引入了一个新问题——用户似乎无法退出！
用户始终可以使用键盘快捷键 ctrl-C 来中断程序。但还有另一种方法可以逃脱这个贪得无厌的怪物，正如在“比较猜测与秘密数字”中关于 parse 的讨论中提到的：如果用户输入一个非数字的答案，程序就会崩溃。我们可以利用这一点来让用户退出，如下所示：
$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.23s
Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 59
Please input your guess.
45
You guessed: 45
Too small!
Please input your guess.
60
You guessed: 60
Too big!
Please input your guess.
59
You guessed: 59
You win!
Please input your guess.
quit
thread 'main' panicked at src/main.rs:28:47:
Please type a number!: ParseIntError { kind: InvalidDigit }
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace
输入 quit 会退出游戏，但你会注意到，输入任何其他非数字内容也会退出。这至少可以说是不够理想的；我们希望游戏在猜对数字时也能停止。
猜对后退出
让我们通过添加 break 语句来让游戏在用户猜对时退出：
文件名：src/main.rs
use std::cmp::Ordering;
use std::io;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("Guess the number!");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
println!("The secret number is: {secret_number}");
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 = guess.trim().parse().expect("Please type a number!");
println!("You guessed: {guess}");
// --snip--
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("Too small!"),
Ordering::Greater => println!("Too big!"),
Ordering::Equal => {
println!("You win!");
break;
}
}
}
}在 You win! 之后添加 break 行，使程序在用户猜对秘密数字时退出循环。退出循环也意味着退出程序，因为循环是 main 的最后一部分。
处理无效输入
为了进一步完善游戏的行为，当用户输入非数字时，我们不让程序崩溃，而是让游戏忽略非数字输入，以便用户可以继续猜测。我们可以通过修改将 guess 从 String 转换为 u32 的那一行来实现，如示例 2-5 所示。
use std::cmp::Ordering;
use std::io;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("Guess the number!");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
println!("The secret number is: {secret_number}");
loop {
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
// --snip--
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}");
// --snip--
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("Too small!"),
Ordering::Greater => println!("Too big!"),
Ordering::Equal => {
println!("You win!");
break;
}
}
}
}我们将 expect 调用替换为 match 表达式，从遇到错误就崩溃转变为处理错误。记住，parse 返回一个 Result 类型，而 Result 是一个拥有 Ok 和 Err 变体的枚举。我们在这里使用 match 表达式，就像处理 cmp 方法返回的 Ordering 结果一样。
如果 parse 能够成功地将字符串转换为数字，它会返回一个包含结果数字的 Ok 值。这个 Ok 值会匹配第一个分支的模式，match 表达式会返回 parse 生成并放入 Ok 值中的 num 值。这个数字最终会出现在我们正在创建的新 guess 变量中。
如果 parse 无法将字符串转换为数字，它会返回一个包含更多错误信息的 Err 值。Err 值不匹配第一个 match 分支中的 Ok(num) 模式，但它匹配第二个分支中的 Err(_) 模式。下划线 _ 是一个通配值；在这个例子中，我们表示要匹配所有 Err 值，无论其中包含什么信息。因此，程序会执行第二个分支的代码 continue，它告诉程序进入 loop 的下一次迭代并要求再次猜测。这样，程序就有效地忽略了 parse 可能遇到的所有错误！
现在程序中的一切都应该按预期工作了。让我们试一下：
$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.13s
Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 61
Please input your guess.
10
You guessed: 10
Too small!
Please input your guess.
99
You guessed: 99
Too big!
Please input your guess.
foo
Please input your guess.
61
You guessed: 61
You win!
太棒了！只需最后一个小调整，我们就能完成猜数字游戏。回想一下，程序仍然在打印秘密数字。这在测试时很有用，但会破坏游戏体验。让我们删除输出秘密数字的 println!。示例 2-6 展示了最终代码。
use std::cmp::Ordering;
use std::io;
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;
}
}
}
}至此，你已经成功构建了猜数字游戏。恭喜！
总结
这个项目通过动手实践的方式向你介绍了许多新的 Rust 概念：let、match、函数、外部 crate 的使用等等。在接下来的几章中，你将更详细地学习这些概念。第 3 章涵盖了大多数编程语言都有的概念，如变量、数据类型和函数，并展示如何在 Rust 中使用它们。第 4 章探讨所有权（ownership），这是 Rust 区别于其他语言的特性。第 5 章讨论结构体和方法语法，第 6 章解释枚举的工作原理。