精通Rust 第2版

第1章　Rust入門 1

1.1　Rust是什么，以及為何需要關(guān)注它　1

1.2　安裝Rust工具鏈　7

1.3　Rust簡介　9

1.3.1　基元類型　12

1.3.2　變量聲明和不可變性　13

1.3.3　函數(shù)　14

1.3.4　閉包　16

1.3.5　字符串　17

1.3.6　條件和判斷　17

1.3.7　match表達(dá)式　19

1.3.8　循環(huán)　20

1.3.9　自定義數(shù)據(jù)類型　22

1.3.10　類型上的函數(shù)和方法　27

1.3.11　module、import和use語句　31

1.3.12　集合　31

1.3.13　迭代器　35

1.4　改進(jìn)字符計(jì)數(shù)器　36

1.5　小結(jié)　38

第2章使用Cargo管理項(xiàng)目　39

2.1　軟件包管理器　40

2.2　模塊　40

2.2.1　嵌套模塊　40

2.2.2　將文件用作模塊　43

2.2.3　將目錄用作模塊　44

2.3　Cargo和程序庫　46

2.3.1　新建一個(gè)Cargo項(xiàng)目　47

2.3.2　Cargo與依賴項(xiàng)　48

2.3.3　使用Cargo執(zhí)行測試　50

2.3.4　使用Cargo運(yùn)行示例　52

2.3.5　Cargo工作區(qū)　53

2.4　Cargo工具擴(kuò)展　54

2.4.1　子命令和Cargo安裝　54

2.4.2　使用clippy格式化代碼　56

2.4.3　Cargo.toml清單文件簡介　57

2.5　搭建Rust開發(fā)環(huán)境　60

2.6　使用Cargo構(gòu)建imgtool程序　63

2.7　小結(jié)　66

第3章　測試、文檔化和基準(zhǔn)評估　67

3.1　測試的目的　67

3.2　組織測試　68

3.3　單元測試　71

3.3.1　第一個(gè)單元測試　71

3.3.2　運(yùn)行測試　71

3.3.3　隔離測試代碼　72

3.3.4　故障測試　73

3.3.5　忽略測試　73

3.4　集成測試　74

3.4.1　第一個(gè)集成測試　74

3.4.2　共享通用代碼　76

3.5　文檔　77

3.5.1　編寫文檔　78

3.5.2　生成和查看文檔　78

3.5.3　托管文檔　79

3.5.4　文檔屬性　79

3.5.5　文檔化測試　80

3.6　基準(zhǔn)　81

3.6.1　內(nèi)置的微觀基準(zhǔn)工具　81

3.6.2　穩(wěn)定版Rust上的基準(zhǔn)測試　83

3.7　編寫和測試軟件包——邏輯門模擬器　86

3.8　CI集成測試與TravisCI　90

3.9　小結(jié)　93

第4章　類型、泛型和特征　94

4.1　類型系統(tǒng)及其重要性　94

4.2　泛型　95

4.2.1　創(chuàng)建泛型#　97

4.2.2　泛型實(shí)現(xiàn)　99

4.2.3　泛型應(yīng)用　100

4.3　用特征抽象行為　102

4.3.1　特征　102

4.3.2　特征的多種形式　108

4.4　使用包含泛型的特征——特征區(qū)間　110

4.4.1　類型上的特征區(qū)間　113

4.4.2　泛型函數(shù)和impl代碼塊上的特征區(qū)間　114

4.4.3　使用“+”將特征組合為區(qū)間　115

4.4.4　特征區(qū)間與impl特征語法　116

4.5　標(biāo)準(zhǔn)庫特征簡介　118

4.6　使用特征對象實(shí)現(xiàn)真正的多態(tài)性　125

4.6.1　分發(fā)　125

4.6.2　特征對象　126

4.7　小結(jié)　128

第5章　內(nèi)存管理和安全性　129

5.1　程序和內(nèi)存　130

5.2　程序如何使用內(nèi)存　131

5.3　內(nèi)存管理及其分類　132

5.4　內(nèi)存分配簡介　133

5.4.1　堆?！?33

5.4.2　堆　135

5.5　內(nèi)存管理的缺陷　136

5.6　內(nèi)存安全性　137

5.7　內(nèi)存安全三原則　139

5.7.1　所有權(quán)　139

5.7.2　通過特征復(fù)制類型　144

5.7.3　借用　151

5.7.4　基于借用規(guī)則的方法類型　156

5.7.5　生命周期　156

5.8　Rust中的指針類型　164

5.8.1　引用——安全的指針　164

5.8.2　原始指針　165

5.8.3　智能指針　165

5.8.4　引用計(jì)數(shù)的智能指針　170

5.8.5　內(nèi)部可變性的應(yīng)用　179

5.9　小結(jié)　180

第6章　異常處理　181

6.1　異常處理簡介　181

6.2　可恢復(fù)的異常　183

6.2.1　Option　183

6.2.2　Result　187

6.3　Option/Result的組合　191

6.3.1　常見的組合器　191

6.3.2　組合器應(yīng)用　192

6.3.3　Option和Result類型之間的轉(zhuǎn)換　194

6.4　及早返回和運(yùn)算符“？”　194

6.5　不可恢復(fù)的異?！?96

6.6　自定義錯(cuò)誤和Error特征　199

6.7　小結(jié)　204

第7章　高級概念　205

7.1　類型系統(tǒng)簡介　205

7.1.1　代碼塊和表達(dá)式　206

7.1.2　let語句　209

7.1.3　循環(huán)作為表達(dá)式　214

7.1.4　數(shù)字類型中的類型清晰度和符號區(qū)分　215

7.1.5　類型推斷　217

7.1.6　類型別名　218

7.2　字符串　219

7.2.1　包含所有權(quán)的字符串——String　220

7.2.2　借用字符串——&str　222

7.2.3　字符串切片和分塊　223

7.2.4　在函數(shù)中使用字符串　225

7.2.5　字符串拼接　225

7.2.6　&str和String的應(yīng)用場景　226

7.3　全局值　227

7.3.1　常量　227

7.3.2　靜態(tài)值　227

7.3.3　編譯期函數(shù)——constfn　228

7.3.4　通過lazy_static!宏將靜態(tài)值動態(tài)化　229

7.4　迭代器　230

7.5　高級類型　235

7.5.1　不定長類型　235

7.5.2　函數(shù)類型　236

7.5.3　never類型“!”和函數(shù)分發(fā)　236

7.5.4　聯(lián)合　236

7.5.5　Cow　238

7.6　高級特征　238

7.6.1　Sized和Sized　238

7.6.2　Borrow和AsRef　238

7.6.3　ToOwned　238

7.6.4　From和Into　239

7.6.5　特征對象和對象安全性　239

7.6.6　通用函數(shù)調(diào)用語法　240

7.6.7　特征規(guī)則　241

7.7　閉包進(jìn)階　241

7.7.1　Fn閉包　241

7.7.2　FnMut閉包　242

7.7.3　FnOnce閉包　242

7.8　結(jié)構(gòu)體、枚舉和特征中的常量　243

7.9　模塊、路徑和導(dǎo)入　245

7.9.1　導(dǎo)入　245

7.9.2　再次導(dǎo)出　245

7.9.3　隱私性　246

7.10　高級匹配模式和守護(hù)　246

7.10.1　匹配守護(hù)　246

7.10.2　高級let構(gòu)造　247

7.11　強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換　247

7.12　類型與內(nèi)存　248

7.12.1　內(nèi)存對齊　248

7.12.2　std::mem模塊　249

7.13　使用serde進(jìn)行序列化和反序列化　251

7.14　小結(jié)　252

第8章　并發(fā)　253

8.1　程序執(zhí)行模型　253

8.2　并發(fā)　254

8.2.1　并發(fā)方法　255

8.2.2　缺陷　257

8.3　Rust中的并發(fā)　259

8.3.1　線程基礎(chǔ)　259

8.3.2　自定義線程　261

8.3.3　訪問線程中的數(shù)據(jù)　262

8.4　線程的并發(fā)模型　264

8.4.1　狀態(tài)共享模型　264

8.4.2　互斥　267

8.4.3　通過Arc和Mutex實(shí)現(xiàn)共享可變性　268

8.4.4　通過消息傳遞進(jìn)行通信　270

8.5　Rust中的線程安全　272

8.5.1　什么是線程安全　273

8.5.2　線程安全的特征　273

8.5.3　Send　274

8.5.4　Sync　274

8.6　使用actor模型實(shí)現(xiàn)并發(fā)　274

8.7　其他程序庫　277

8.8　小結(jié)　278

第9章　宏與元編程　279

9.1　什么是元編程？　279

9.2　Rust宏的應(yīng)用場景　282

9.3　Rust中的宏及其類型　282

9.4　使用macro_rules!創(chuàng)建宏　286

9.5　標(biāo)準(zhǔn)庫中的內(nèi)置宏　289

9.6　macro_rules!宏的標(biāo)記類型　290

9.7　宏中的重復(fù)　293

9.8　宏的高級應(yīng)用——為HashMap的初始化編寫DSL　295

9.9　宏用例——編寫測試　296

9.10　練習(xí)　298

9.11　過程宏　299

9.12　派生宏　300

9.13　調(diào)試宏程序　306

9.14　常用的過程宏軟件包　306

9.15　小結(jié)　307

第10章不安全的Rust和外部函數(shù)接口　308

10.1　安全與不安全　308

10.1.1　不安全的函數(shù)和代碼塊　311

10.1.2　不安全的特征和實(shí)現(xiàn)　314

10.2　在Rust中調(diào)用C代碼　316

10.3　通過C語言調(diào)用Rust代碼　319

10.4　在Rust使用外部C/C++程序庫　322

10.5　使用PyO3構(gòu)造原生Python擴(kuò)展　325

10.6　在Rust中為Node.js創(chuàng)建原生擴(kuò)展　328

10.7　小結(jié)　332

第11章日志　333

11.1　日志記錄及其重要性　333

11.2　日志記錄框架的需求　335

11.3　日志記錄框架及其特性　335

11.4　日志記錄方法　337
11.4.1　非結(jié)構(gòu)化日志記錄　337
11.4.2　結(jié)構(gòu)化日志記錄　338

11.5　Rust中的日志記錄　338
11.5.1　log——為Rust日志記錄提供外觀　339
11.5.2　env_logger　340
11.5.3　log4rs　342
11.5.4　使用slog進(jìn)行結(jié)構(gòu)化日志記錄　344

11.6　小結(jié)　350

第12章Rust與網(wǎng)絡(luò)編程　351

12.1　網(wǎng)絡(luò)編程簡介　351

12.2　同步網(wǎng)絡(luò)I/O　354

12.3　異步網(wǎng)絡(luò)I/O　361

12.3.1　Rust中的異步抽象　362

12.3.2　構(gòu)建異步的Redis服務(wù)器　364

12.4　小結(jié)　368

第13章用Rust構(gòu)建Web應(yīng)用程序　369
13.1　Rust中的Web應(yīng)用　369
13.2　用hyper進(jìn)行HTTP通信　370
13.2.1　hyper服務(wù)器端API——構(gòu)建一個(gè)短網(wǎng)址服務(wù)　371
13.2.2　作為客戶端的hyper——構(gòu)建一個(gè)URL短網(wǎng)址客戶端　374
13.2.3　Web框架　376
13.3　actix-web基礎(chǔ)知識　377
13.4　使用actix-web構(gòu)建一個(gè)書簽API　377
13.5　小結(jié)　387

第14章Rust與數(shù)據(jù)庫　388

14.1　數(shù)據(jù)持久性的重要性　388
14.2　SQLite　390
14.3　PostgreSQL　395
14.4　r2d2連接池　399
14.5　Postgres和dieselORM　401
14.6　小結(jié)　408

第15章Rust與WebAssembly　409

15.1　什么是WebAssmbly　409
15.2　WebAssembly的設(shè)計(jì)目標(biāo)　412
15.3　WebAssembly入門　412
15.3.1　在線嘗試　413
15.3.2　生成WebAssembly的方法　413
15.4　Rust和WebAssembly　414
15.4.1　Wasm-bindgen　414
15.4.2　其他WebAssembly項(xiàng)目　421
15.5　小結(jié)　422

第16章Rust與桌面應(yīng)用　423

16.1　GUI開發(fā)簡介　423
16.2　GTK+框架　424
16.3　通過gtk-rs構(gòu)建一個(gè)新聞?lì)愖烂鎽?yīng)用程序　425
16.4　練習(xí)　437
16.5　其他新興的UI框架　437
16.6　小結(jié)　438

第　17章 調(diào)試　439
17.1　調(diào)試簡介　439
17.1.1　調(diào)試器基礎(chǔ)　440
17.1.2　調(diào)試的先決條件　441
17.1.3　配置GDB　442
17.1.4　一個(gè)示例程序——buggie　442
17.1.5　GDB基礎(chǔ)知識　443
17.1.6　在Visual Studio Code中集成GDB　448
17.2　rr調(diào)試器簡介　452
17.3　小結(jié)　454