内容简介

本书详细描述了Rust语言的基本语法，穿插讲解一部分高级使用技巧，并以更容易理解的方式解释其背后的设计思想。全书总共分五个部分。

第一部分介绍Rust基本语法，因为对任何程序设计语言来说，语法都是基础，学习这部分是理解其他部分的前提。

第二部分介绍属于Rust独一无二的内存管理方式。它设计了一组全新的机制，既保证了安全性，又保持了强大的内存布局控制力，而且没有额外性能损失。这部分是本书的重点和核心所在，也是Rust语言的思想内核精髓之处。

第三部分介绍Rust的抽象表达能力。它支持多种编程范式，以及较为强大的抽象表达能力。

第四部分介绍并发模型。在目前这个阶段，对并行编程的支持是新一代编程语言不可绕过的重要话题。Rust也吸收了业界最新的发展成果，对并发有良好支持。

第五部分介绍一些实用设施。Rust语言有许多创新，但它绝不是高高在上孤芳自赏的类型，设计者在设计过程中充分考虑了语言的工程实用性。众多在其他语言中被证明过的优秀实践被吸收了进来，有利于提升实际工作效率。

通过此书，读者能够深入透彻地理解Rust的高阶特性，比如代数类型系统、生命周期、借用检查、内部可变性、线程安全、泛型、闭包、迭代器、生成器等。可作为参考书供学生、软件工程师、研究人员以及其他对Rust语言感兴趣的读者参考。本书所揭示的Rust编程语言的设计思想对于理解其他系统编程语言，如C++，也非常有帮助。

作品目录

前言
第一部分　基础知识
第1章　与君初相见 2
1.1　版本和发布策略 2
1.2　安装开发环境 4
1.3　Hello World 7
1.4　Prelude 8
1.5　Format格式详细说明 8
第2章　变量和类型 10
2.1　变量声明 10
2.1.1　变量遮蔽 12
2.1.2　类型推导 13
2.1.3　类型别名 14
2.1.4　静态变量 15
2.1.5　常量 16
2.2　基本数据类型 16
2.2.1　bool 16
2.2.2　char 17
2.2.3　整数类型 17
2.2.4　整数溢出 19
2.2.5　浮点类型 21
2.2.6　指针类型 23
2.2.7　类型转换 23
2.3　复合数据类型 24
2.3.1　tuple 25
2.3.2　struct 25
2.3.3　tuple struct 27
2.3.4　enum 29
2.3.5　类型递归定义 32
第3章　语句和表达式 34
3.1　语句 34
3.2　表达式 34
3.2.1　运算表达式 35
3.2.2　赋值表达式 37
3.2.3　语句块表达式 38
3.3　if-else 39
3.3.1　loop 40
3.3.2　while 41
3.3.3　for循环 42
第4章　函数 44
4.1　简介 44
4.2　发散函数 46
4.3　main函数 47
4.4　const fn 48
4.5　函数递归调用 49
第5章　trait 50
5.1　成员方法 50
5.2　静态方法 53
5.3　扩展方法 55
5.4　完整函数调用语法 56
5.5　trait约束和继承 58
5.6　Derive 59
5.7　trait别名 60
5.8　标准库中常见的trait简介 61
5.8.1　Display和Debug 61
5.8.2　PartialOrd / Ord /
PartialEq / Eq 62
5.8.3　Sized 63
5.8.4　Default 64
5.9　总结 65
第6章　数组和字符串 66
6.1　数组 66
6.1.1　内置方法 67
6.1.2　多维数组 67
6.1.3　数组切片 67
6.1.4　DST和胖指针 68
6.1.5　Range 70
6.1.6　边界检查 72
6.2　字符串 74
6.2.1　&str 74
6.2.2　String 75
第7章　模式解构 77
7.1　简介 77
7.2　match 78
7.2.1　exhaustive 79
7.2.2　下划线 80
7.2.3　match也是表达式 82
7.2.4　Guards 83
7.2.5　变量绑定 84
7.2.6　ref和mut 85
7.3　if-let和while-let 88
7.4　函数和闭包参数做模式解构 89
7.5　总结 90
第8章　深入类型系统 91
8.1　代数类型系统 91
8.2　Never Type 94
8.3　再谈Option类型 97
第9章　宏 102
9.1　简介macro 102
9.1.1　实现编译阶段检查 102
9.1.2　实现编译期计算 103
9.1.3　实现自动代码生成 103
9.1.4　实现语法扩展 103
9.2　示范型宏 103
9.3　宏1.1 105
第二部分　内存安全
第10章　内存管理基础 110
10.1　堆和栈 110
10.2　段错误 111
10.3　内存安全 112
第11章　所有权和移动语义 114
11.1　什么是所有权 114
11.2　移动语义 116
11.3　复制语义 118
11.4　Box类型 120
11.5　Clone VS. Copy 121
11.5.1　Copy的含义 121
11.5.2　Copy 的实现条件 121
11.5.3　Clone的含义 122
11.5.4　自动derive 123
11.5.5　总结 123
11.6　析构函数 124
11.6.1　资源管理 125
11.6.2　主动析构 126
11.6.3　Drop VS. Copy 129
11.6.4　析构标记 129
第12章　借用和生命周期 132
12.1　生命周期 132
12.2　借用 132
12.3　借用规则 134
12.4　生命周期标记 136
12.4.1　函数的生命周期标记 136
12.4.2　类型的生命周期标记 138
12.5　省略生命周期标记 139
第13章　借用检查 141
13.1　编译错误示例 142
13.2　内存不安全示例：修改枚举 143
13.3　内存不安全示例：迭代器
失效 144
13.4　内存不安全示例：悬空指针 146
13.5　小结 148
第14章　NLL（Non-Lexical-
Lifetime） 150
14.1　NLL希望解决的问题 150
14.2　NLL的原理 154
14.3　小结 157
第15章　内部可变性 158
15.1　Cell 158
15.2　RefCell 161
15.3　UnsafeCell 164
第16章　解引用 169
16.1　自定义解引用 169
16.2　自动解引用 171
16.3　自动解引用的用处 171
16.4　有时候需要手动处理 173
16.5　智能指针 175
16.5.1　引用计数 175
16.5.2　Cow 178
16.6　小结 180
第17章　泄漏 181
17.1　内存泄漏 181
17.2　内存泄漏属于内存安全 184
17.3　析构函数泄漏 185
第18章　Panic 190
18.1　什么是panic 190
18.2　Panic实现机制 191
18.3　Panic Safety 192
18.4　小结 197
第19章　Unsafe 198
19.1　unsafe关键字 198
19.2　裸指针 199
19.3　内置函数 201
19.3.1　transmute 201
19.3.2　内存读写 202
19.3.3　综合示例 204
19.4　分割借用 206
19.5　协变 209
19.5.1　什么是协变 209
19.5.2　PhantomData 211
19.6　未定义行为 214
19.7　小结 215
第20章　Vec源码分析 216
20.1　内存申请 217
20.2　内存扩容 220
20.3　内存释放 222
20.3.1　Vec的析构函数 222
20.3.2　Drop Check 223
20.4　不安全的边界 226
20.5　自定义解引用 227
20.6　迭代器 228
20.7　panic safety 231
第三部分　高级抽象
第21章　泛型 234
21.1　数据结构中的泛型 234
21.2　函数中的泛型 235
21.3　impl块中的泛型 237
21.4　泛型参数约束 237
21.5　关联类型 241
21.6　何时使用关联类型 244
21.7　泛型特化 246
21.7.1　特化的意义 247
21.7.2　default上下文关键字 248
21.7.3　交叉 impl 250
第22章　闭包 252
22.1　变量捕获 254
22.2　move关键字 256
22.3　Fn/FnMut/FnOnce 257
22.4　闭包与泛型 259
22.5　闭包与生命周期 261
第23章　动态分派和静态分派 264
23.1　trait object 265
23.2　object safe 268
23.3　impl trait 271
第24章　容器与迭代器 275
24.1　容器 275
24.1.1　Vec 275
24.1.2　VecDeque 277
24.1.3　HashMap 277
24.1.4　BTreeMap 281
24.2　迭代器 283
24.2.1　实现迭代器 283
24.2.2　迭代器的组合 284
24.2.3　for循环 285
第25章　生成器 289
25.1　简介 289
25.2　对比迭代器 291
25.3　对比立即求值 292
25.4　生成器的原理 293
25.4.1　生成器原理简介 293
25.4.2　自引用类型 297
25.5　协程简介 298
第26章　标准库简介 302
26.1　类型转换 302
26.1.1　AsRef / AsMut 302
26.1.2　Borrow / BorrowMut 303
26.1.3　From / Into 304
26.1.4　ToOwned 305
26.1.5　ToString / FromStr 305
26.2　运算符重载 306
26.3　I/O 308
26.3.1　平台相关字符串 308
26.3.2　文件和路径 309
26.3.3　标准输入输出 310
26.3.4　进程启动参数 311
26.4　Any 311
第四部分　线程安全
第27章　线程安全 314
27.1　什么是线程 314
27.2　启动线程 316
27.3　免数据竞争 317
27.4　Send & Sync 320
第28章　详解Send和Sync 321
28.1　什么是Send 321
28.2　什么是Sync 322
28.3　自动推理 323
28.4　小结 324
第29章　状态共享 325
29.1　Arc 325
29.2　Mutex 326
29.3　RwLock 328
29.4　Atomic 329
29.5　死锁 331
29.6　Barrier 333
29.7　Condvar 334
29.8　全局变量 335
29.9　线程局部存储 336
29.10　总结 337
第30章　管道 339
30.1　异步管道 339
30.2　同步管道 341
第31章　第三方并行开发库 343
31.1　threadpool 343
31.2　scoped-threadpool 344
31.3　parking_lot 345
31.4　crossbeam 345
31.5　rayon 346
第五部分　实用设施
第32章　项目和模块 350
32.1　cargo 350
32.2　项目依赖 353
32.2.1　配置 355
32.2.2　workspace 355
32.2.3　build.rs 356
32.3　模块管理 358
32.3.1　文件组织 358
32.3.2　可见性 360
32.3.3　use关键字 362
第33章　错误处理 364
33.1　基本错误处理 364
33.2　组合错误类型 366
33.3　问号运算符 367
33.4　main函数中使用问号运算符 372
33.5　新的Failure库 373
第34章　FFI 375
34.1　什么是FFI 375
34.2　从C调用Rust库 376
34.3　从Rust调用C库 378
34.4　更复杂的数据类型 378
第35章　文档和测试 381
35.1　文档 381
35.2　测试 382
附录　词汇表 387
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作者简介

范长春，中国科学院自动化研究所博士，Rust开源项目贡献者，前微软员工。目前就职于synopsys公司参与源代码静态检查工具coverity软件的开发工作。喜欢研究编译器以及源代码静态检查。在网上撰写了大量关于Rust语言的技术文章，得到了不错的反响。

精彩摘录

为什么在Rust中永远不会出现迭代器失效这样的错误？因为通过“mutation+alias”规则，就可以完全杜绝这样的现象，这个规则是Rust内存安全的根，是解决内存安全问题的灵魂。Rust不是针对各式各样的场景，用casebycase的方式来解决内存安全问题，而是通过一种统一的机制，高屋建瓴地解决这一类问题，快刀斩乱麻，直击要害。

——引自第145页

Rust那些炫酷的movesemantics,borrowing,lifetime之类的概念加在一起，不但让语言变得复杂不堪，我感觉并不能从根本上解决内存管理问题。

——引自第145页