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了解 Rust 的軟件包管理器和構(gòu)建工具。

Rust 是一種現(xiàn)代編程語言，可提供高性能、可靠性和生產(chǎn)力。幾年來，它一直被 StackOverflow 調(diào)查評(píng)為最受歡迎的語言。

除了是一種出色的編程語言之外，Rust 還具有一個(gè)稱為 Cargo 的構(gòu)建系統(tǒng)和軟件包管理器。Cargo 處理許多任務(wù)，例如構(gòu)建代碼、下載庫或依賴項(xiàng)等等。這兩者捆綁在一起，因此在安裝 Rust 時(shí)會(huì)得到 Cargo。

安裝 Rust 和 Cargo

在開始之前，你需要安裝 Rust 和 Cargo。Rust 項(xiàng)目提供了一個(gè)可下載的腳本來處理安裝。要獲取該腳本，請(qǐng)打開瀏覽器以訪問 https://sh.rustup.rs 并保存該文件。閱讀該腳本以確保你對(duì)它的具體行為有所了解，然后再運(yùn)行它：

$ sh ./rustup.rs

你也可以參考這個(gè)安裝 Rust 的網(wǎng)頁以獲取更多信息。

安裝 Rust 和 Cargo 之后，你必須獲取source env 文件中的配置：

$ source $HOME/.cargo/env

更好的辦法是，將所需目錄添加到 PATH 環(huán)境變量中：

export PATH=$PATH:~/.cargo/bin

如果你更喜歡使用軟件包管理器（例如 Linux 上的 DNF 或 Apt），請(qǐng)?jiān)诎l(fā)行版本的存儲(chǔ)庫中查找 Rust 和 Cargo 軟件包，并進(jìn)行相應(yīng)的安裝。 例如：

$ dnf install rust cargo

安裝并設(shè)置它們后，請(qǐng)驗(yàn)證你擁有的 Rust 和 Cargo 版本：

$ rustc --version
rustc 1.41.0 (5e1a79984 2020-01-27)
$ cargo --version
cargo 1.41.0 (626f0f40e 2019-12-03)

手動(dòng)構(gòu)建和運(yùn)行 Rust

從在屏幕上打印“Hello, world!”的簡單程序開始。打開你喜歡的文本編輯器，然后鍵入以下程序：

$ cat hello.rs
fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

以擴(kuò)展名 .rs 保存文件，以將其標(biāo)識(shí)為 Rust 源代碼文件。

使用 Rust 編譯器 rustc 編譯程序：

$ rustc hello.rs

編譯后，你將擁有一個(gè)與源程序同名的二進(jìn)制文件：

$ ls -l
total 2592
-rwxr-xr-x. 1 user group 2647944 Feb 13 14:14 hello
-rw-r--r--. 1 user group      45 Feb 13 14:14 hello.rs
$

執(zhí)行程序以驗(yàn)證其是否按預(yù)期運(yùn)行：

$ ./hello
Hello, world!

這些步驟對(duì)于較小的程序或任何你想快速測試的東西就足夠了。但是，在進(jìn)行涉及到多人的大型程序時(shí)，Cargo 是前進(jìn)的最佳之路。

使用 Cargo 創(chuàng)建新包

Cargo 是 Rust 的構(gòu)建系統(tǒng)和包管理器。它可以幫助開發(fā)人員下載和管理依賴項(xiàng)，并幫助創(chuàng)建 Rust 包。在 Rust 社區(qū)中，Rust 中的“包”通常被稱為“crate”（板條箱），但是在本文中，這兩個(gè)詞是可以互換的。請(qǐng)參閱 Rust 社區(qū)提供的 Cargo FAQ 來區(qū)分。

如果你需要有關(guān) Cargo 命令行實(shí)用程序的任何幫助，請(qǐng)使用 --help 或 -h 命令行參數(shù)：

$ cargo –help

要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的包，請(qǐng)使用關(guān)鍵字 new，跟上包名稱。在這個(gè)例子中，使用 hello_opensource 作為新的包名稱。運(yùn)行該命令后，你將看到一條消息，確認(rèn) Cargo 已創(chuàng)建具有給定名稱的二進(jìn)制包：

$ cargo new hello_opensource
     Created binary (application) `hello_opensource` package

運(yùn)行 tree 命令以查看目錄結(jié)構(gòu)，它會(huì)報(bào)告已創(chuàng)建了一些文件和目錄。首先，它創(chuàng)建一個(gè)帶有包名稱的目錄，并且在該目錄內(nèi)有一個(gè)存放你的源代碼文件的 src 目錄：

$ tree .
.
└── hello_opensource
    ├── Cargo.toml
    └── src
        └── main.rs
 
2 directories, 2 files

Cargo 不僅可以創(chuàng)建包，它也創(chuàng)建了一個(gè)簡單的 “Hello, world” 程序。打開 main.rs 文件看看：

$ cat hello_opensource/src/main.rs
fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

下一個(gè)要處理的文件是 Cargo.toml，這是你的包的配置文件。它包含有關(guān)包的信息，例如其名稱、版本、作者信息和 Rust 版本信息。

程序通常依賴于外部庫或依賴項(xiàng)來運(yùn)行，這使你可以編寫應(yīng)用程序來執(zhí)行不知道如何編碼或不想花時(shí)間編碼的任務(wù)。你所有的依賴項(xiàng)都將在此文件中列出。此時(shí)，你的新程序還沒有任何依賴關(guān)系。打開 Cargo.toml 文件并查看其內(nèi)容：

$ cat hello_opensource/Cargo.toml
[package]
name = "hello_opensource"
version = "0.1.0"
authors = ["user <user@mail.com>"]
edition = "2018"
 
# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html
 
[dependencies]

使用 Cargo 構(gòu)建程序

到目前為止，一切都很順利?，F(xiàn)在你已經(jīng)有了一個(gè)包，可構(gòu)建一個(gè)二進(jìn)制文件（也稱為可執(zhí)行文件）。在此之前，進(jìn)入包目錄：

$ cd hello_opensource/

你可以使用 Cargo 的 build 命令來構(gòu)建包。注意消息說它正在“編譯”你的程序：

$ cargo build
   Compiling hello_opensource v0.1.0 (/opensource/hello_opensource)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.38s

運(yùn)行 build 命令后，檢查項(xiàng)目目錄發(fā)生了什么：

$ tree .
.
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
├── src
│   └── main.rs
└── target
    └── debug
        ├── build
        ├── deps
        │   ├── hello_opensource-147b8a0f466515dd
        │   └── hello_opensource-147b8a0f466515dd.d
        ├── examples
        ├── hello_opensource
        ├── hello_opensource.d
        └── incremental
            └── hello_opensource-3pouh4i8ttpvz
                ├── s-fkmhjmt8tj-x962ep-1hivstog8wvf
                │   ├── 1r37g6m45p8rx66m.o
                │   ├── 2469ykny0eqo592v.o
                │   ├── 2g5i2x8ie8zed30i.o
                │   ├── 2yrvd7azhgjog6zy.o
                │   ├── 3g9rrdr4hyk76jtd.o
                │   ├── dep-graph.bin
                │   ├── query-cache.bin
                │   ├── work-products.bin
                │   └── wqif2s56aj0qtct.o
                └── s-fkmhjmt8tj-x962ep.lock
 
9 directories, 17 files

哇！編譯過程產(chǎn)生了許多中間文件。另外，你的二進(jìn)制文件將以與軟件包相同的名稱保存在 ./target/debug 目錄中。

使用 Cargo 運(yùn)行你的應(yīng)用程序

現(xiàn)在你的二進(jìn)制文件已經(jīng)構(gòu)建好了，使用 Cargo 的 run 命令運(yùn)行它。如預(yù)期的那樣，它將在屏幕上打印 Hello, world!。

$ cargo run
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.01s
     Running `target/debug/hello_opensource`
Hello, world!

或者，你可以直接運(yùn)行二進(jìn)制文件，該文件位于：

$ ls -l ./target/debug/hello_opensource
-rwxr-xr-x. 2 root root 2655552 Feb 13 14:19 ./target/debug/hello_opensource

如預(yù)期的那樣，它產(chǎn)生相同的結(jié)果：

$ ./target/debug/hello_opensource
Hello, world!

假設(shè)你需要重建包，并丟棄早期編譯過程創(chuàng)建的所有二進(jìn)制文件和中間文件。Cargo 提供了一個(gè)方便的clean 選項(xiàng)來刪除所有中間文件，但源代碼和其他必需文件除外：

$ cargo clean
$ tree .
.
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
└── src
    └── main.rs
 
1 directory, 3 files

對(duì)程序進(jìn)行一些更改，然后再次運(yùn)行以查看其工作方式。例如，下面這個(gè)較小的更改將 Opensource 添加到 Hello, world! 字符串中：

$ cat src/main.rs
fn main() {
    println!("Hello, Opensource world!");
}

現(xiàn)在，構(gòu)建該程序并再次運(yùn)行它。這次，你會(huì)在屏幕上看到 Hello, Opensource world!：

$ cargo build
   Compiling hello_opensource v0.1.0 (/opensource/hello_opensource)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.39s
 
$ cargo run
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.01s
     Running `target/debug/hello_opensource`
Hello, Opensource world!

使用 Cargo 添加依賴項(xiàng)

Cargo 允許你添加程序需要運(yùn)行的依賴項(xiàng)。使用 Cargo 添加依賴項(xiàng)非常容易。每個(gè) Rust 包都包含一個(gè) Cargo.toml 文件，其中包含一個(gè)依賴關(guān)系列表（默認(rèn)為空）。用你喜歡的文本編輯器打開該文件，找到 [dependencies] 部分，然后添加要包含在包中的庫。例如，將 rand 庫添加為依賴項(xiàng)：

$ cat Cargo.toml
[package]
name = "hello_opensource"
version = "0.1.0"
authors = ["test user <test@mail.com>"]
edition = "2018"
 
# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html
 
[dependencies]
rand = "0.3.14"

試試構(gòu)建你的包，看看會(huì)發(fā)生什么。

$ cargo build
    Updating crates.io index
   Compiling libc v0.2.66
   Compiling rand v0.4.6
   Compiling rand v0.3.23
   Compiling hello_opensource v0.1.0 (/opensource/hello_opensource)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 4.48s

現(xiàn)在，Cargo 會(huì)聯(lián)系 Crates.io（這是 Rust 用于存儲(chǔ) crate（或包）的中央倉庫），并下載和編譯 rand。但是，等等 —— libc 包是怎么回事？你沒有要安裝 libc 啊。是的，rand 包依賴于 libc 包；因此，Cargo 也會(huì)下載并編譯 libc。

庫的新版本會(huì)不斷涌現(xiàn)，而 Cargo 提供了一種使用 update 命令更新其所有依賴關(guān)系的簡便方法：

cargo update

你還可以選擇使用 -p 標(biāo)志跟上包名稱來更新特定的庫：

cargo update -p rand

使用單個(gè)命令進(jìn)行編譯和運(yùn)行

到目前為止，每當(dāng)對(duì)程序進(jìn)行更改時(shí)，都先使用了 build 之后是 run。有一個(gè)更簡單的方法：你可以直接使用 run 命令，該命令會(huì)在內(nèi)部進(jìn)行編譯并運(yùn)行該程序。要查看其工作原理，請(qǐng)首先清理你的軟件包目錄：

$ cargo clean
$ tree .
.
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
└── src
    └── main.rs
 
1 directory, 3 files

現(xiàn)在執(zhí)行 run。輸出信息表明它已進(jìn)行編譯，然后運(yùn)行了該程序，這意味著你不需要每次都顯式地運(yùn)行 build：

$ cargo run
   Compiling hello_opensource v0.1.0 (/opensource/hello_opensource)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.41s
     Running `target/debug/hello_opensource`
Hello, world!

在開發(fā)過程中檢查代碼

在開發(fā)程序時(shí)，你經(jīng)常會(huì)經(jīng)歷多次迭代。你需要確保你的程序沒有編碼錯(cuò)誤并且可以正常編譯。你不需要負(fù)擔(dān)在每次編譯時(shí)生成二進(jìn)制文件的開銷。Cargo 為你提供了一個(gè) check 選項(xiàng)，該選項(xiàng)可以編譯代碼，但跳過了生成可執(zhí)行文件的最后一步。首先在包目錄中運(yùn)行 cargo clean：

$ tree .
.
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
└── src
    └── main.rs
 
1 directory, 3 files

現(xiàn)在運(yùn)行 check 命令，查看對(duì)目錄進(jìn)行了哪些更改：

$ cargo check
    Checking hello_opensource v0.1.0 (/opensource/hello_opensource)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.18s

該輸出顯示，即使在編譯過程中創(chuàng)建了中間文件，但沒有創(chuàng)建最終的二進(jìn)制文件或可執(zhí)行文件。這樣可以節(jié)省一些時(shí)間，如果該包包含了數(shù)千行代碼，這非常重要：

$ tree .
.
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
├── src
│   └── main.rs
└── target
    └── debug
        ├── build
        ├── deps
        │   ├── hello_opensource-842d9a06b2b6a19b.d
        │   └── libhello_opensource-842d9a06b2b6a19b.rmeta
        ├── examples
        └── incremental
            └── hello_opensource-1m3f8arxhgo1u
                ├── s-fkmhw18fjk-542o8d-18nukzzq7hpxe
                │   ├── dep-graph.bin
                │   ├── query-cache.bin
                │   └── work-products.bin
                └── s-fkmhw18fjk-542o8d.lock
 
9 directories, 9 files

要查看你是否真的節(jié)省了時(shí)間，請(qǐng)對(duì) build 和 check 命令進(jìn)行計(jì)時(shí)并進(jìn)行比較。首先，計(jì)時(shí) build 命令：

$ time cargo build
   Compiling hello_opensource v0.1.0 (/opensource/hello_opensource)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.40s
 
real    0m0.416s
user    0m0.251s
sys     0m0.199s

在運(yùn)行 check 命令之前清理目錄：

$ cargo clean

計(jì)時(shí) check 命令：

$ time cargo check
    Checking hello_opensource v0.1.0 (/opensource/hello_opensource)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.15s
 
real    0m0.166s
user    0m0.086s
sys     0m0.081s

顯然，check 命令要快得多。

建立外部 Rust 包

到目前為止，你所做的這些都可以應(yīng)用于你從互聯(lián)網(wǎng)上獲得的任何 Rust crate。你只需要下載或克隆存儲(chǔ)庫，移至包文件夾，然后運(yùn)行 build 命令，就可以了：

git clone <github-like-url>
cd <package-folder>
cargo build

使用 Cargo 構(gòu)建優(yōu)化的 Rust 程序

到目前為止，你已經(jīng)多次運(yùn)行 build，但是你注意到它的輸出了嗎？不用擔(dān)心，再次構(gòu)建它并密切注意：

$ cargo build
   Compiling hello_opensource v0.1.0 (/opensource/hello_opensource)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.36s

看到了每次編譯后的 [unoptimized + debuginfo] 文本了嗎？這意味著 Cargo 生成的二進(jìn)制文件包含大量調(diào)試信息，并且未針對(duì)執(zhí)行進(jìn)行優(yōu)化。開發(fā)人員經(jīng)常經(jīng)歷開發(fā)的多次迭代，并且需要此調(diào)試信息進(jìn)行分析。同樣，性能并不是開發(fā)軟件時(shí)的近期目標(biāo)。因此，對(duì)于現(xiàn)在而言是沒問題的。

但是，一旦準(zhǔn)備好發(fā)布軟件，就不再需要這些調(diào)試信息。而是需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化以獲得最佳性能。在開發(fā)的最后階段，可以將 --release 標(biāo)志與 build 一起使用。仔細(xì)看，編譯后，你應(yīng)該會(huì)看到 [optimized] 文本：

$ cargo build --release
   Compiling hello_opensource v0.1.0 (/opensource/hello_opensource)
    Finished release [optimized] target(s) in 0.29s

如果愿意，你可以通過這種練習(xí)來了解運(yùn)行優(yōu)化軟件與未優(yōu)化軟件時(shí)節(jié)省的時(shí)間。

使用 Cargo 創(chuàng)建庫還是二進(jìn)制文件

任何軟件程序都可以粗略地分類為獨(dú)立二進(jìn)制文件或庫。一個(gè)獨(dú)立二進(jìn)制文件也許即使是當(dāng)做外部庫使用的，自身也是可以運(yùn)行的。但是，作為一個(gè)庫，是可以被另一個(gè)獨(dú)立二進(jìn)制文件所利用的。到目前為止，你在本教程中構(gòu)建的所有程序都是獨(dú)立二進(jìn)制文件，因?yàn)檫@是 Cargo 的默認(rèn)設(shè)置。 要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)庫，請(qǐng)?zhí)砑?--lib 選項(xiàng)：

$ cargo new --lib libhello
     Created library `libhello` package

這次，Cargo 不會(huì)創(chuàng)建 main.rs 文件，而是創(chuàng)建一個(gè) lib.rs 文件。 你的庫的代碼應(yīng)該是這樣的：

$ tree .
.
└── libhello
    ├── Cargo.toml
    └── src
        └── lib.rs
 
2 directories, 2 files

Cargo 就是這樣的，不要奇怪，它在你的新庫文件中添加了一些代碼。通過移至包目錄并查看文件來查找添加的內(nèi)容。默認(rèn)情況下，Cargo 在庫文件中放置一個(gè)測試函數(shù)。

使用 Cargo 運(yùn)行測試

Rust 為單元測試和集成測試提供了一流的支持，而 Cargo 允許你執(zhí)行以下任何測試：

$ cd libhello/
 
$ cat src/lib.rs
#[cfg(test)]
mod tests {
    #[test]
    fn it_works() {
        assert_eq!(2 + 2, 4);
    }
}

Cargo 有一個(gè)方便的 test 命令，可以運(yùn)行代碼中存在的任何測試。嘗試默認(rèn)運(yùn)行 Cargo 在庫代碼中放入的測試：

$ cargo test
   Compiling libhello v0.1.0 (/opensource/libhello)
    Finished test [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.55s
     Running target/debug/deps/libhello-d52e35bb47939653
 
running 1 test
test tests::it_works ... ok
 
test result: ok. 1 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out
 
   Doc-tests libhello
 
running 0 tests
 
test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out

深入了解 Cargo 內(nèi)部

你可能有興趣了解在運(yùn)行一個(gè) Cargo 命令時(shí)它底下發(fā)生了什么。畢竟，在許多方面，Cargo 只是個(gè)封裝器。要了解它在做什么，你可以將 -v 選項(xiàng)與任何 Cargo 命令一起使用，以將詳細(xì)信息輸出到屏幕。

這是使用 -v 選項(xiàng)運(yùn)行 build 和 clean 的幾個(gè)例子。

在 build 命令中，你可以看到這些給定的命令行選項(xiàng)觸發(fā)了底層的 rustc（Rust 編譯器）：

$ cargo build -v
   Compiling hello_opensource v0.1.0 (/opensource/hello_opensource)
     Running `rustc --edition=2018 --crate-name hello_opensource src/main.rs --error-format=json --json=diagnostic-rendered-ansi --crate-type bin --emit=dep-info,link -C debuginfo=2 -C metadata=147b8a0f466515dd -C extra-filename=-147b8a0f466515dd --out-dir /opensource/hello_opensource/target/debug/deps -C incremental=/opensource/hello_opensource/target/debug/incremental -L dependency=/opensource/hello_opensource/target/debug/deps`
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.36s

而 clean 命令表明它只是刪除了包含中間文件和二進(jìn)制文件的目錄：

$ cargo clean -v
    Removing /opensource/hello_opensource/target

不要讓你的技能生銹

要擴(kuò)展你的技能，請(qǐng)嘗試使用 Rust 和 Cargo 編寫并運(yùn)行一個(gè)稍微復(fù)雜的程序。很簡單就可以做到：例如，嘗試列出當(dāng)前目錄中的所有文件（可以用 9 行代碼完成），或者嘗試自己回顯輸入。小型的實(shí)踐應(yīng)用程序可幫助你熟悉語法以及編寫和測試代碼的過程。

本文為剛起步的 Rust 程序員提供了大量信息，以使他們可以開始入門 Cargo。但是，當(dāng)你開始處理更大、更復(fù)雜的程序時(shí)，你需要對(duì) Cargo 有更深入的了解。當(dāng)你準(zhǔn)備好迎接更多內(nèi)容時(shí)，請(qǐng)下載并閱讀 Rust 團(tuán)隊(duì)編寫的開源的《Cargo 手冊(cè)》，看看你可以創(chuàng)造什么！