Rust 程序设计语言

你好，Cargo！

Cargo 是 Rust 的构建系统和包管理器。大多数 Rustacean 都用它来管理 Rust 项目，因为 Cargo 能替你处理许多任务，例如构建代码、下载代码依赖的库，以及构建这些库。（我们把代码所需的库称为依赖。）

最简单的 Rust 程序（例如我们目前编写的程序）没有任何依赖。如果我们使用 Cargo 构建“Hello, world!”项目，它只会用到 Cargo 中负责构建代码的部分。随着 Rust 程序变得更加复杂，你会添加依赖；如果一开始就使用 Cargo 创建项目，添加依赖会容易得多。

绝大多数 Rust 项目都使用 Cargo，因此本书后续内容也假设你会使用 Cargo。如果你使用“安装”一节介绍的官方安装程序，Cargo 会随 Rust 一起安装。如果你通过其他方式安装 Rust，请在终端中输入以下命令检查是否安装了 Cargo：

$ cargo --version

如果看到版本号，就说明已经安装！如果看到类似 command not found 的错误，请查阅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

让我们使用 Cargo 创建一个新项目，并看看它与最初的“Hello, world!”项目有何不同。回到你的 projects 目录（或你选择的代码存放位置），然后在任何操作系统上运行以下命令：

$ cargo new hello_cargo
$ cd hello_cargo

第一条命令会创建一个名为 hello_cargo 的新目录和项目。我们将项目命名为 hello_cargo，Cargo 也会在同名目录中创建项目文件。

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，以及一个包含 main.rs 文件的 src 目录。

它还初始化了一个新的 Git 仓库，并创建了 .gitignore 文件。如果在现有 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 覆盖此行为。

使用你选择的文本编辑器打开 Cargo.toml。其内容应与代码清单 1-2 类似。

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

[dependencies]

该文件采用 TOML（Tom 的明显、精简语言）格式，这是 Cargo 使用的配置格式。

第一行 [package] 是一个区段标题，表示后续语句用于配置一个包。随着我们向此文件添加更多信息，还会添加其他区段。

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

最后一行 [dependencies] 是一个区段的开头，你可以在此列出项目依赖。在 Rust 中，代码包称为crate。本项目不需要其他 crate，但第 2 章的第一个项目会用到，因此到时我们会使用这个依赖区段。

现在打开 src/main.rs 看一看：

文件名：src/main.rs

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

Cargo 已为你生成了一个“Hello, world!”程序，就像我们在代码清单 1-1 中编写的那个！目前我们的项目与 Cargo 生成的项目之间的区别是：Cargo 将代码放在 src 目录中，并在顶层目录中提供了 Cargo.toml 配置文件。

Cargo 期望你的源文件位于 src 目录中。项目顶层目录则用于存放 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 有助于整理项目：每样东西都有自己的位置，而且各就其位。

如果你像之前创建“Hello, world!”项目那样，启动了一个没有使用 Cargo 的项目，也可以将它转换为 Cargo 项目。把项目代码移到 src 目录中，并创建适当的 Cargo.toml 文件。创建该文件的一个简单方法是运行 cargo init，它会自动为你生成。

构建并运行 Cargo 项目

现在来看看使用 Cargo 构建并运行“Hello, world!”程序有什么不同！在 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（Windows 上为 target\debug\hello_cargo.exe）中创建可执行文件，而不是放在当前目录中。由于默认构建类型是调试构建，Cargo 会将二进制文件放入名为 debug 的目录。你可以使用以下命令运行可执行文件：

$ ./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 Hello, world!。首次运行 cargo build 时，Cargo 还会在顶层目录中创建一个新文件：Cargo.lock。该文件会记录项目依赖的确切版本。此项目没有依赖，所以文件内容很少。你无需手动修改此文件；Cargo 会替你管理其内容。

我们刚刚用 cargo build 构建了项目，并用 ./target/debug/hello_cargo 运行它；也可以使用 cargo run，通过一条命令先编译代码，再运行生成的可执行文件：

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

使用 cargo run 比记住先运行 cargo build、再输入二进制文件的完整路径更方便，因此大多数开发者都会使用 cargo run。

注意，这次没有看到 Cargo 正在编译 hello_cargo 的输出。Cargo 判断文件没有变化，因此没有重新构建，而是直接运行了二进制文件。如果你修改了源代码，Cargo 就会在运行前重新构建项目，并显示以下输出：

$ 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 还提供了名为 cargo check 的命令。它会快速检查代码能否编译，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

为什么不需要可执行文件？通常 cargo check 比 cargo build 快得多，因为它跳过了生成可执行文件这一步。如果你在编写代码时不断检查进度，使用 cargo check 就能更快地告诉你项目是否仍可编译！因此，许多 Rustacean 会在编写程序时定期运行 cargo check，确保程序能够编译；等到需要使用可执行文件时，再运行 cargo build。

让我们回顾一下目前学到的 Cargo 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 一步完成项目构建与运行。
• 可以使用 cargo check 检查错误而不生成二进制文件。
• Cargo 不会将构建结果保存在代码所在目录，而是存放在 target/debug 目录中。

使用 Cargo 的另一个优点是，无论你使用哪种操作系统，命令都相同。因此从现在开始，我们不再分别提供适用于 Linux、macOS 和 Windows 的说明。

为发布版本构建

项目准备发布时，可以使用 cargo build --release 启用优化进行编译。这条命令会将可执行文件创建在 target/release 中，而不是 target/debug。优化会让 Rust 代码运行得更快，但也会延长编译时间。因此 Cargo 提供了两种配置：一种用于开发，便于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，该程序不需要反复重建，并会尽可能快速地运行。如果要测量代码的运行时间，请务必运行 cargo build --release，并使用 target/release 中的可执行文件进行基准测试。

利用 Cargo 的约定

对于简单项目，与直接使用 rustc 相比，Cargo 的优势并不明显；但随着程序日益复杂，它的价值就会体现出来。当程序包含多个文件或需要依赖时，让 Cargo 协调构建会容易得多。

虽然 hello_cargo 项目很简单，但它已经使用了你今后编写 Rust 程序时会接触到的大部分实际工具。事实上，要处理任何现有项目，都可以使用以下命令通过 Git 获取代码、进入项目目录并进行构建：

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

关于 Cargo 的更多信息，请参阅它的文档。

总结

你的 Rust 之旅已经有了很好的开端！在本章中，你学会了如何：

• 使用 rustup 安装最新稳定版 Rust。
• 更新到较新的 Rust 版本。
• 打开本地安装的文档。
• 直接使用 rustc 编写并运行“Hello, world!”程序。
• 按照 Cargo 的约定创建并运行新项目。

现在正适合构建一个更完整的程序，熟悉 Rust 代码的阅读与编写。因此在第 2 章中，我们会构建一个猜数字游戏。如果你更愿意先了解常见编程概念在 Rust 中的用法，可以先阅读第 3 章，再回来学习第 2 章。