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1 rust 安装

1.1 安装环境

Visual Studio：Visual Studio 2022 企业版 Rust默认使用的C语言依赖Visual Studio
系统：Windows 11 专业版

1.2 配置rustup和cargo目录 (可选)

安装前，可以通过设置环境变量，来设置安装位置
示例：安装在 d:\rust

• 在系统的运行中执行：rundll32.exe sysdm.cpl,EditEnvironmentVariables，打开环境变量
• 增加用户变量，如下：

RUSTUP_HOME d:rust\ustup_home
CARGO_HOME d:\rust\cargo_home

如果未设置，缺省会安装到C盘，如我安装后 cargo 的安装位置

C:\Users\lzc73>where cargo
C:\Users\lzc73\.cargo\bin\cargo.exeC:\Users\Administrator>

1.3 配置安装加速镜像地址

从官方网站下载时会比较慢，可以改用国内镜像加速安装，设置以下环境变量即可：

• 清华大学开源软件镜像站：rustup | 镜像站使用帮助 | 清华大学开源软件镜像站 | Tsinghua Open Source Mirror
  RUSTUP_DIST_SERVER https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/rustup
  RUSTUP_UPDATE_ROOT https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/rustup/rustup

• 中国科学技术大学镜像服务器
  RUSTUP_DIST_SERVER https://mirrors.ustc.edu.cn/rust-static
  RUSTUP_UPDATE_ROOT https://mirrors.ustc.edu.cn/rust-static/rustup

1.4 配置库镜像地址（类似python的pip）

在【C:\Users\用户名】下创建“.cargo”文件夹，在文件夹内创建“config”文件

在文件中输入以下内容并保存：

[source.crates-io]
registry="https://github.com/rust-lang/crates.io-index"
replace-with='tuna'
[source.tuna]
registry=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/crates.io-index.git

1.5 下载Rust安装程序

• 从rust 官网下载：Install Rust - Rust Programming Language
  
• 双击下载后的 rustup-init.exe 执行安装
  

选项1：标准安装，要求必须安装C/C++的编译环境，默认是 visual studio安装器
选择2：定制安装，C/C++的编译环境使用mingw64时使用
选择2：取消安装

• 输入1后回车后等待安装完成

1.6 安装后验证

打开cmd窗口，输入：cargo -V

C:\Users\lzc73>cargo -V
cargo 1.85.0 (d73d2caf9 2024-12-31)

输入：rustc --version

C:\Users\lzc73>rustc --version
rustc 1.85.0 (4d91de4e4 2025-02-17)

查看安装目录：where cargo

C:\Users\lzc73>where cargo
C:\Users\lzc73\.cargo\bin\cargo.exe

2 Cursor 安装

我们需要一个IDE环境来提高开发效率，个人推荐 Cursor 这款编辑器，对 Cursor 不了解的可以使用 vscode。
cursor 是开源的一款免费的AI集成的开发环境，集成了GPT4、Claude 3.5等主流LLM，其布局、使用和vscode基本一致。
cursor直接在官网下载安装即可，并且注册账号，在第一次打开cursor时输入账号信息即可。

2.1 Cursor 安装

• 点击进入cursor官网下载：Cursor - The AI Code Editor
• 注册账号
• 下载后双击安装
• 安装完成后运行 Cursor
• 在第一次打开cursor时输入账号信息

每个账号的模型调用次数是有限的，其中GPT4和Claude3.5的免费调用次数为500次，其它比较弱的模型的调用次数无上限。

2.2 配置中文扩展

• 选择【File】【Preferences】【Extensions】打开扩展
  
• 输入 chinese，选择安装【chinese(simplified) (简体中文) Lang】语言包
  
• 安装完成后重启即可
  
• 在使用中，可【Ctrl+Shift+p】或者在最上面的搜索框中输入language，选择【configure display language】
  
• 可选择配置自己喜欢的语言
  

2.3 配置交流语言

在交流输入框内输入：ZH-CN ONLY

2.4 安装插件

Cursor 只是一个编辑器，所以我们还需要安装rust插件，来打造这个编辑器成为一个IDE，方法也很简单点击左边的插件选项，然后在上面输入rust进行搜索，然后安装 rust-analyzer 和 CodeLLDB:

• 安装 rust-analyzer
  
• 安装 CodeLLDB 扩展
  
• 安装 C/C++ 相关扩展
  

2.5 Cursor +CodeLLDB 运行和调式 rust 程序

2.5.1 调试器设置

• 找到 rust-analyzer 插件，点击【管理】按钮
  
• 在右键菜单中点击【设置】
  
• 在【设置面板】中点击【debug】
  
• 找到 【rust-analyzer > Debug:Engine】，选择【vadimcn.vscode-lldb】
  

注意：选择【vadimcn.vscode-lldb】使用的是CodeLLDB调试器，需要安装对应的扩展插件

2.5.2 运行 和 调试

• 运行代码：只需要点击main函数上面的 Run 按钮，就可以直接运行
• 调试代码：只需要打好断点，点击main函数上面的 Debug 按钮，就可以直接运行
  

2.5.3 使用 launch.json 配置 调试器

我们也可以使用 launch.json 进行主动配置运行和调试的调试器

• 打开运行和调试视图
  
• 选择【创建 launch.json 文件】
  
• 选择【LLDB】
  
• 生成 创建 launch.json 文件，缺省配置的是 debug 模式
  
  launch.json 文件内容如下：

{// 使用 IntelliSense 了解相关属性。 // 悬停以查看现有属性的描述。// 欲了解更多信息，请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387"version": "0.2.0","configurations": [{"type": "lldb","request": "launch","name": "Debug executable 'hello-world'","cargo": {"args": ["build","--bin=hello-world","--package=hello-world"],"filter": {"name": "hello-world","kind": "bin"}},"args": [],"cwd": "${workspaceFolder}"}]
}

• 按 F5 直接开始代码调试
  

2.5.4 rust代码debug时中文乱码问题

2.5.4.1 方法：更改区域设置中设置

【控制面板】->【时钟和区域】->【区域】->【更改区域设置】…

2.5.4.2 方法：修改 Cursor 中的 Encoding ，不推荐使用

打开【文件】->【首选项】->【配置】，找到【用户】->【文件】->【Encoding】，我们可以看到的是 UTF-8

• 把 Encoding 格式改为：Simplified Chinese (GB18030)，重启 Cursor 后生效
  

文件保存后在 Cursor 中显示会是乱码，所以不推荐使用

2.6 常用快捷键

cursor 最常用的快捷键就四个，非常好记：

Tab：自动填充
Ctrl+K：编辑代码
Ctrl+L：回答用户关于代码和整个项目的问题，也可以编辑代码（功能最全面）
Ctrl+i：编辑整个项目代码（跨文件编辑代码）

• Tab快捷键的使用，如果要cursor补全代码，使用Tab键接受即可。
• Ctrl+K的使用，主要分为两种：
  • 从0到1编写代码
    随便找一个空白区域按下Ctrl+K唤出编辑框，选择模型，输入需求开始生成，生成后点击Accept或或Reject接受或拒绝。
  • 修改已有代码
    选中已有代码按下Ctrl+K唤出编辑框，选择模型，输入需求开始编辑，生成后点击Accept或或Reject接受或拒绝，也可以点击代码行最右侧进行单行代码的Accept或Reject。

3 初识 rust

Rust是一种由 Mozilla 主导开发的系统编程高级语言，专注于安全性、并发性和性能。

3.1 Rust语言的特色

• 内存安全：Rust通过所有权和借用检查器来确保内存安全，防止了如空指针解引用、悬挂指针和双重释放等常见的内存错误。这种强大的内存管理机制使得Rust成为了一个理想的系统级编程语言，尤其适用于那些需要处理复杂内存操作的项目。
• 高性能：Rust几乎可以媲美C和C++的性能，同时提供了更为安全的编程方式。Rust编译器采用了先进的优化技术，使得Rust代码在运行时可以获得接近原生代码的性能。这种性能优势使得Rust在高性能计算、游戏开发、网络编程等领域具有广泛的应用前景。
• 并发性：Rust内置了强大的并发原语，如轻量级线程（Rust中的goroutines被称为“线程”或“任务”）和消息传递（channels），使得编写高效并发代码变得简单。Rust的并发模型基于Actor模型，通过消息传递来实现线程间的通信，从而避免了共享内存带来的同步问题。这使得Rust在处理并发任务时具有更高的效率和稳定性。
• 零成本抽象：Rust允许在高层抽象和底层实现之间自由切换，且不会带来性能损失。这意味着开发者可以在保持代码可读性和可维护性的同时，获得接近原生代码的性能。这种零成本抽象的特性使得Rust在构建大型系统时具有更高的灵活性和可扩展性。
• 所有权模型：Rust的所有权模型确保了每个资源在任何时候都只有一个所有者。当所有者离开作用域时，其拥有的资源会被自动释放，从而避免了内存泄漏和悬挂指针等问题。这种模型使得Rust在内存管理方面更加简洁和直观。
• 类型系统：Rust拥有强大的静态类型系统，可以在编译时捕获许多潜在的错误。这使得Rust代码更加健壮和可靠，减少了运行时错误的可能性。
• 无垃圾收集器：虽然Rust支持自动内存管理，但它并不依赖于传统的垃圾收集器。相反，Rust通过所有权和借用检查器来实现自动内存管理，从而避免了垃圾收集器带来的性能开销和不确定性。
• 跨平台兼容性：Rust支持多种操作系统和硬件平台，包括Windows、Linux、macOS等。这使得Rust成为了一个跨平台的编程语言，可以方便地在不同的环境中进行开发和部署。

3.2 Rust 和 C/C++ 的对比：

-	Rust	C/C++
内存安全	Rust中的所有内存访问都经过了编译器的严格检査，并且在运行时不会出现空指针异常或数据竞争等问题。这意味着 Rust代码具有更高的可靠性和安全性，可以避免常见的安全漏洞。	C/C++中则时常需要担心指针、内存问题，尤其是在大型项目中，非常容易因此出现各种各样的Bug。
高效性能	Rust具有与C 和 C++ 相当的性能，并采用了现代语言的特性和设计理念，如智能指针Q、闭包和模式匹配等。这使得 Rust很适合编写高性能、低延迟的系统级应用程序和库。
并发性	Rust的所有权系统和借用规则使其易于编写线程安全的代码，即使在多线程环境下也可以保持高效率和可靠性。	C/C++中完全需要自己进行控制。
社区支持	Rust拥有活跃的社区，在crates上提供了许多开源库、工具和框架，可以大幅度提升开发效率。	C/C++虽然学习的人很多，但却几乎没有官方的、活跃的社区可以供大家交流，都是在各搞各的。
统一包管理	而Rust则直接提供了一个统一的包管理程序，只需要写一行代码，就能自动为你下载配置好你所需要的一切，并且还提供对应的文档，使用起来非常方便！	C/C++中，想要用一个包，需要自己下载、安装、配置等等。有个 vcpkg 包管理库很不错，但这毕竟不是标准委员会推出的，而是微软带头组织的开源项目，如果不会科学上网，国内几乎无法使用
GUI 程序	想要用rust写GUI程序比较麻烦，因为官方目前还没有推出GUI库。可以在代码中调用C语言开发的库来开发。有正在发展的库，如：egui、iced、tauri等等	生态完善，可选框架很多

通过上面的对比，我们便能看出Rust的优势所在了。

rust GUI库 个人目前最推荐的是Tauri，参考：初识Tauri。

Python语言之所以能火，其中有个很大的原因就是Python有一个统一的包管理程序 pip，可以很方便的下载各种第方包，不需要自己配置。而一旦学会了Rust，即使是作为较为底层的开发人员，我们同样也能享受到这种便利了。

3.3 Rust代码执行分析

与C/C++一样，Rust也是一门编译型高级语言。我们知道：编译高级语言时，编译器不是直接将的源语言翻译为目标语言，而是翻译为一种“中间语言”（“IR”–指令集），之后再利用后端程序和设备将中间语言翻译为目标平台的汇编语言。

• Rust代码执行过程：

1. Rust代码经过分词和解析，生成AST（抽象语法树）。
2. 然后把AST进一步简化处理为HIR（High-level IR / 高级中间语言），目的是让编译器更方便的做类型检查。
3. HIR会进一步被编译为MIR（Middle IR / 中级中间语言），这是一种中间表示，主要目的是：
   a) 缩短编译时间；
   b) 缩短执行时间；
   c) 更精确的类型检查。
4. 最终MIR会被翻译为LLVM IR，然后被LLVM的处理编译为能在各个平台上运行的目标机器码。

• LLVM ：Low Level Virtual Machine，底层虚拟机
  LLVM 是构架编译器(compiler)的框架系统，以C++编写而成，用于优化以任意程序语言编写的程序的编译时间(compile-time)、链接时间(link-time)、运行时间(run-time)以及空闲时间(idle-time)。
  无疑，不同编译器的中间语言IR是不一样的，而IR可以说是集中体现了这款编译器的特征：他的算法，优化方式，汇编流程等等，想要完全掌握某种编译器的工作和运行原理，分析和学习这款编译器的中间语言无疑是重要手段。
  由于中间语言相当于一款编译器前端和后端的“桥梁”，如果我们想进行基于LLVM的后端移植，无疑需要开发出对应目标平台的编译器后端，想要顺利完成这一工作，透彻了解LLVM的中间语言无疑是非常必要的工作。
  LLVM相对于gcc的一大改进就是大大提高了中间语言的生成效率和可读性， LLVM的中间语言是一种介于c语言和汇编语言的格式，他既有高级语言的可读性，又能比较全面地反映计算机底层数据的运算和传输的情况，精炼而又高效。

• MIR：中级中间语言
  MIR是基于控制流图（Control Flow Graph，CFG）的抽象数据结构，它用有向图（DAG）形式包含了程序执行过程中所有可能的流程。所以将基于MIR的借用检查称为非词法作用域的生命周期。
  MIR由以下关键部分组成：

• 基本块（Basic block，bb），是控制流图的基本单位

• 语句（statement）

• 终止句（Terminator）

  • 本地变量，占中内存的位置，比如函数参数、局部变量等。
  • 位置（Place），在内存中标识未知的额表达式。
  • 右值（RValue），产生值的表达式。

Rust 具体的工作原理见《Rust编程之道》的第158和159页。
可以在http://play.runst-lang.org中生成MIR代码。

3.4 Rust 编译&运行指南

3.4.1 Cargo 包管理

Cargo是Rust中的包管理工具，第三方包叫做crate。
Cargo一共做了四件事：

• 使用两个元数据（metadata）文件来记录各种项目信息
• 获取并构建项目的依赖关系
• 使用正确的参数调用rustc或其他构建工具来构建项目
• 为Rust生态系统开发建议了统一标准的工作流

Cargo文件：

• Cargo.lock：只记录依赖包的详细信息，不需要开发者维护，而是由Cargo自动维护
• Cargo.toml：描述项目所需要的各种信息，包括第三方包的依赖

cargo编译默认为Debug模式，在该模式下编译器不会对代码进行任何优化。也可以使用–release参数来使用发布模式。release模式，编译器会对代码进行优化，使得编译时间变慢，但是代码运行速度会变快。
官方编译器 rustc，负责将 rust 源码编译为可执行的文件或其他文件（.a、.so、.lib等）。例如：rustc box.rs

3.4.2 cargo 命令说明

Rust还提供了包管理器Cargo来管理整个工作流程。
例如：

指令	说明
cargo new first_pro_create	创建名为 first_pro_create 的项目
cargo new --lib first_lib_create	创建命令 first_lib_create 的库项目
cargo doc
cargo doc --open	生成并打开文档
cargo test
cargo test – --test-threads=1
cargo build	只编译，不运行，默认编译的是 debug 版本
cargo build --release	编译为 release 版本
cargo run	直接运行
cargo install --path
cargo uninstall first_pro_create
cargo new –bin use_regex

3.4.3 命令行调试

• 使用 rust-gdb 或 rust-lldb：

# 编译带调试信息的程序
cargo build# 使用 rust-gdb
rust-gdb target/debug/your_program# 或使用 rust-lldb
rust-lldb target/debug/your_program

• 常用命令：

break main     # 在 main 函数设置断点
run           # 运行程序
continue (c)  # 继续执行
next (n)      # 单步跳过
step (s)      # 单步进入
print var     # 打印变量
backtrace     # 显示调用栈

3.4.4 使用第三方包

Rust 可以在 Cargo.toml 中的 [dependencies] 下添加想依赖的包来使用第三方包。
然后在src/main.rs或src/lib.rs文件中，使用 extern crate 命令声明引入该包即可使用。

注意：使用extern crate声明包的名称是linked_list，用的是下划线“_”，而在Cargo.toml中用的是连字符“-”。其实Cargo默认会把连字符转换成下划线。
Rust也不建议以“-rs”或“_rs”为后缀来命名包名，而且会强制性的将此后缀去掉。

具体的见《Rust编程之道》的第323页。

3.5 Rust命令规范

• 函数： 蛇形命名法（snake_case），例如：func_name()
• 文件名： 蛇形命名法（snake_case），例如file_name.rs、main.rs
• 临时变量名：蛇形命名法（snake_case）
• 全局变量名：
  • 结构体： 大驼峰命名法，例如：struct FirstName { name: String}
  • enum类型: 大驼峰命名法。
  • 关联常量：常量名必须全部大写。什么是关联常量见《Rust编程之道》的第221页。

注意：

• Cargo默认会把连字符“-”转换成下划线“_”。
• Rust也不建议以“-rs”或“_rs”为后缀来命名包名，而且会强制性的将此后缀去掉。

4 开发示例

下面，我们开发一个简单的示例项目来进一步学习。

4.1 创建项目

• 使用命令【cargo new hello-world】创建一个由cargo管理的项目

c:\work\rustApp>cargo new hello-worldCreating binary (application) `hello-world` package
note: see more `Cargo.toml` keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.htmlc:\work\rustApp>

• 项目的目录结构为：
  ├── .git
  ├── .gitignore
  ├── Cargo.toml （项目配置信息）
  └── src （编写源代码目录）
  └── main.rs （cargo创建的Hello World 案例）

• main.rs 代码如下：

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

示例中定义了入口函数：main，函数体内使用宏 println! 在命令行中打印 “Hello, world!”。

• 使用命令【cargo run】，将编译项目的源代码，生成可执行文件并运行。

c:\work\rustApp\hello-world>cargo runCompiling hello-world v0.1.0 (C:\work\rustApp\hello-world)Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.50sRunning `target\debug\hello-world.exe`
Hello, world!c:\work\rustApp\hello-world>

程序运行时打印 “Hello, world!”。

• Cargo.toml 文件中内容如下：

[package]
name = "hello-world"
version = "0.1.0"
edition = "2024"[dependencies]

package：包区域
name：项目名称
version：项目版本
edition：rust 版本
dependencies：依赖项区域，用于列出项目的依赖项。这些依赖项是Rust包，也称为“crates”，它们提供了项目所需的功能或库。Cargo（Rust的包管理器）能够自动下载、编译和链接这些依赖项，从而简化项目的构建过程。
每个依赖项通过其名称和版本号（或版本范围）来指定。版本号遵循语义化版本控制（Semantic Versioning，简称SemVer）的规范，通常格式为“主版本号.次版本号.修订号”，例如 1.2.3。有时，还可以指定预发布版本或元数据。

4.2 调试代码

• 在 main.ts 中增加一些调试代码来了解简单的调试方法，代码如下：

fn main() {println!("Hello, world!");// 1. 使用 println! 宏进行简单调试let x = 42;println!("Debug: x = {:?}", x);// 2. 使用 dbg! 宏（推荐）let numbers = vec![1, 2, 3];dbg!(&numbers);// 3. 条件断点示例for i in 0..10 {if i == 5 {// 在这里设置断点println!("到达断点位置");}}
}

4.3 常用的调试特性

• 使用 dbg! 宏：

// dbg! 宏会打印文件名、行号和表达式的值
let a = 1;
let b = dbg!(a * 2) + 1;
// 输出类似：[src/main.rs:2] a * 2 = 2

• 自定义 Debug 实现：

#[derive(Debug)]
struct Point {x: i32,y: i32,
}// 或手动实现 Debug
impl std::fmt::Debug for Point {fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {write!(f, "Point({}, {})", self