Rust语言圣经05 - 初识Cargo

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认识Cargo

但凡经历过C/C++、Go语言1.10版本之前的用户都知道,一个好的包管理工具有多么的重要!!我们那个时候时如此的羡慕nodejs的npm包管理,但是却求而不得,包管理工具最重要的意义就是任何用户拿到你的代码,都能运行起来",而不会因为各种包版本依赖焦头烂额,Go语言在1.10版本之前,所有的包都是在github.com下存放,导致了所有的项目都公用一套依赖代码,在本地项目复杂后,这简直是一种依赖。

说多了都是泪,笔者目前还有一个早期Go的项目(15年写的),用到了iris(一个坑爹http服务),结果现在运行不起来了,因为找不到iris当时的那个版本!!

作为一门现代化语言,Rust吸收了多个语言的包管理优点,为大家提供超级大杀器:cargo,真的,但凡用过后,你都不会想要其他语言的包管理工具了。

总而言之,cargo提供了一系列的工具,从项目的建立、构建到测试、运行直至部署,为Rust项目的管理提供尽可能完整的手段,同时,与Rust语言及其编译器rustc紧密结合,可以说用了后就忘不掉,如同那种初恋般的触电感觉。

创建一个"你好,世界"项目

又见"你好,世界",肯定有读者在批评了:你就不能优点创意吗?“世界,你好"不行吗?你是读者,你说了算,好的,那我们来创建一个"世界,你好”。

上门提到过,Rust语言的包管理工具名称叫cargo,好在,我们无需手动安装,在之前安装Rust的时候,就一起安装了,如果你在终端无法使用这个命令,考虑一下环境变量是否正确的设置,你需要把cargo可执行文件所在的目录添加到环境变量中。

在终端输入:

$ cargo new world_hello

上面的命令使用cargo new创建了一个项目,项目名是world_hello(向读者势力低头的项目名称,泪奔),这个项目的结构和配置文件都是由cargo生成,这种结构和配置文件意味着该项目被cargo所管理,早期的cargo在创建项目时,必须添加--bin的参数,如下所示:

$ cargo new world_hello --bin

现在的版本,已经无需这个参数,cargo默认就为我们创建bin类型的项目,顺便说一句,rust项目主要分为两个类型:bin和lib,前者是一个可以运行的项目,后者是一个依赖库项目。

创建的项目结构:

.
├── .git
├── .gitignore
├── Cargo.toml
└── src
    └── main.rs

是的,连git都给你创建了,比小棉袄还体贴。

运行该项目

有两种方式可以运行我们的项目,先来看看第一种

cargo run

真的很简单,我就不废话了,在项目根目录下运行:

$ cargo run
   Compiling world_hello v0.1.0 (/Users/sunfei/development/rust/world_hello)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.43s
     Running `target/debug/world_hello`
Hello, world!

好了,你已经看到程序的输出: "Hello, world", 可能有读者不愿意了,说好了"世界,你好"呢? 别急,在下一节,我们再对代码进行修改。

在上面的过程中,cargo run会对项目进行编译,然后再运行项目,如同我们下面将做的

手动编译和运行项目

先来编译项目:

$ cargo build
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.00s

接着手动运行:

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

很简单对吧?细心的读者可能已经发现,在调用的时候,路径./target/debug/world_hello中有一个明晃晃的debug字段,没错我们运行的是debug模式,在这种模式下,代码的编译速度会非常快,但是运行速度就比较慢了,原因在于这个模式下,Rust编译器不会做任何的优化,只为了尽快的编译完成,让你的开发流程更加顺畅。

那如果我们想要高性能的代码怎么办?可以添加--release来编译:

  • cargo run --release
  • cargo build --release
    如果你用的第二个命令,就要换一个路径来运行程序
$ ./target/release/world_hello 
Hello, world!

当项目大了后,cargo runcargo build不可避免的会变慢,那么有没有更快的方式来验证代码的正确性呢?大杀器来了,接着!

cargo check

cargo check是我们在代码开发过程中用的最多的命令,它的作用很简单:快速的检查一下代码能否编译通过,所以速度会非常快,帮助我们节省大量的编译时间(毕竟Rust不是Go,需要做很多复杂的编译优化和语言特性解析,所以编译速度比Go慢了不少)。

$ cargo check
    Checking world_hello v0.1.0 (/Users/sunfei/development/rust/world_hello)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.06s

cargo.toml 和 cargo.lock

cargo.tomlcargo.lock是cargo项目代码管理的核心文件,cargo工具的所有活动均基于这两个文件。

cargo.toml是cargo特有的项目数据描述文件,存储了项目的所有元配置信息,如果rust开发者希望rust项目能够按照期望的方式进行构建、测试和运行,那么,必须按照合理的方式构建cargo.toml

cargo.lock文件是cargo工具根据同一项目的toml文件生成的项目依赖详细清单文件,所以我们一般不用不管它,只需要对着cargo.toml文件撸就行了。

什么情况下该把cargo.lock上传到git仓库里?很简单,当你的项目是一个可运行的程序时,就上传cargo.lock,如果是一个依赖库项目,那么请把它添加到.gitignore

现在可以打开"世界,你好"项目下的cargo.toml文件,我们来简单介绍下:

package配置段落

package中配置了我们项目的一些描述信息,典型的如下:

[package]
name = "world_hello"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

name字段定义了项目名称,version字段定义了项目的当前版本,新项目默认是0.1.0edition字段定义了我们使用的Rust大版本,因为本书很新(不仅仅是现在新,未来也将及时修订,跟得上Rust最新大版本),所以我们使用的是Rust edition 2021大版本,现有的很多项目还在使用Rust edition 2018,具体参见Rust版本详解.

定义项目依赖

使用cargo工具的最大优势就在于,能够对该项目的各种依赖项进行方便、统一和灵活的管理。这也是使用cargo对Rust项目进行管理的重要目标之一。在cargo的toml文件描述中,主要通过各种依赖段落来描述该项目的各种依赖项。cargo.toml中常用的依赖段落包括一下几种:

  • 基于rust官方仓库crates.io,通过版本说明来描述
  • 基于项目源代码的git仓库地址,通过URL来描述
  • 基于本地项目的绝对路径或者相对路径,通过类Unix模式的路径来描述

这三种形式具体写法如下:

[dependencies]
rand = "0.3"
hammer =  version = "0.5.0"
color =  git = "https://github.com/bjz/color-rs" 
geometry =  path = "crates/geometry" 

相信聪明的读者已经能看懂该怎么引入外部依赖库,我们就不逐行解释了。

详细的说明参见此章:Cargo依赖管理,但是不建议新手现在去看,等学习后面,自然就能看到。

基于cargo的项目组织结构

在上文我们已经看到了cargo默认生成的项目结构,但是真实的项目还有所不同,但是在目前的学习阶段,我们还不需要关注这个,感兴趣的同学可以移步此处:Cargo项目结构

至此,大家对Rust项目的创建和管理已经有了初步的了解,让我们来完善刚才的"世界,你好"项目吧。

以上是关于Rust语言圣经05 - 初识Cargo的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Rust语言圣经28 - 深入类型转换

Rust语言圣经26 - 特征对象

rust琐碎

Rust语言圣经03 - 安装Rust环境

Rust语言圣经43 - 深度解读文档注释

Rust语言圣经43 - 深度解读文档注释