# 猜猜看教程 - Rust 程序设计语言 简体中文版
Rust 程序设计语言 简体中文版

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> ch02-00-guessing-game-tutorial.md
> commit e6d6caab41471f7115a621029bd428a812c5260e

让我们亲自动手，快速熟悉 Rust！本章将介绍 Rust 中常用的一些概念，并通过真实的程序来展示如何运用。你将会学到更多诸如 `let`、`match`、方法、关联函数、外部 crate 等知识！后继章节会深入探索这些概念的细节。在这一章，我们将练习基础。

我们会实现一个经典的新手编程问题：猜猜看游戏。它是这么工作的：程序将会随机生成一个 1 到 100 之间的随机整数。接着它会请玩家猜一个数并输入，然后提示猜测是大了还是小了。如果猜对了，它会在退出前祝贺你。

## 准备一个新项目

要创建一个新项目，进入第一章创建的项目目录，使用 Cargo 创建它：

    $ cargo new guessing_game --bin
    $ cd guessing_game

第一个命令，`cargo new`，获取项目的名称（`guessing_game`）作为第一个参数。`--bin`参数告诉 Cargo 创建一个二进制项目，与第一章类似。第二个命令进入到新创建的项目目录。

看看生成的 Cargo.toml 文件：

Filename: Cargo.toml

    [package]
    name = "guessing_game"
    version = "0.1.0"
    authors = ["Your Name <you@example.com>"]

    [dependencies]

如果 Cargo 从环境中获取的开发者信息不正确，修改这个文件并再次保存。

正如第一章那样，`cargo new` 生成了一个“Hello, world!”程序。查看 src/main.rs 文件：

Filename: src/main.rs

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

现在让我们使用 `cargo run`，编译运行一步到位：

    $ cargo run
       Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
         Running `target/debug/guessing_game`
    Hello, world!

`run` 命令适合用在需要快速迭代的项目，而这个游戏就是：我们需要在下一步迭代之前快速测试。

重新打开 src/main.rs 文件。我们将会在这个文件中编写全部代码。

## 处理一次猜测

程序的第一部分请求和处理用户输入，并检查输入是否符合预期。首先，需要有一个让玩家输入猜测的地方。在 src/main.rs 中输入列表 2-1 中的代码。

Filename: src/main.rs

    use std::io;

    fn main() {
        println!("Guess the number!");

        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin().read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        println!("You guessed: {}", guess);
    }

Listing 2-1: Code to get a guess from the user and print it out

这些代码包含很多信息，我们一点一点地过一遍。为了获取用户输入并打印结果作为输出，我们需要将 `io`（输入/输出）库引入当前作用域。`io`库来自于标准库（也被称为`std`）：

    use std::io;

Rust 默认只在每个程序的 prelude 中引入少量类型。如果需要的类型不在 prelude 中，你必须使用一个 `use` 语句显式的将其引入作用域。`std::io` 库提供很多 `io` 相关的功能，比如接受用户输入。

如第一章所提及，`main` 函数是程序的入口点：

    fn main() {

`fn` 语法声明了一个新函数，`()` 表明没有参数，`{` 作为函数体的开始。

第一章也提及，`println!` 是一个在屏幕上打印字符串的宏：

    println!("Guess the number!");

    println!("Please input your guess.");

这些代码仅仅打印提示，介绍游戏的内容然后请用户输入。

### 用变量储存值

接下来，创建一个地方储存用户输入，像这样：

    let mut guess = String::new();

现在程序开始变得有意思了！这一小行代码发生了很多事。注意这是一个 `let` 语句，用来创建变量。这里是另外一个例子：

    let foo = bar;

这行代码会创建一个叫做 `foo` 的新变量并把它绑定到值 `bar` 上。在 Rust 中，变量默认是不可变的。下面的例子展示了如何在变量名前使用 `mut` 来使一个变量可变：

    let foo = 5; // immutable
    let mut bar = 5; // mutable

> 注意：`//` 开始一个注释，它持续到本行的结尾。Rust 忽略注释中的所有内容。

现在我们知道了 `let mut guess` 会引入一个叫做 `guess` 的可变变量。等号（`=`）的右边是 `guess` 所绑定的值，它是 `String::new` 的结果，这个函数会返回一个 `String` 的新实例。`String` 是一个标准库提供的字符串类型，它是 UTF-8 编码的可增长文本块。

`::new` 那一行的 `::` 语法表明 `new` 是 `String` 类型的一个 关联函数（associated function）。关联函数是针对类型实现的，在这个例子中是 `String`，而不是 `String` 的某个特定实例。一些语言中把它称为静态方法（static method）。

`new` 函数创建了一个新的空 `String`，你会在很多类型上发现`new` 函数，这是创建类型实例的惯用函数名。

总结一下，`let mut guess = String::new();` 这一行创建了一个可变变量，绑定到一个新的 `String` 空实例上。

回忆一下，我们在程序的第一行使用 `use std::io;` 从标准库中引入“输入输出”。现在调用 `io` 的关联函数 `stdin`：

    io::stdin().read_line(&mut guess)
        .expect("Failed to read line");

如果程序的开头没有 `use std::io` 这一行，我们可以把函数调用写成 `std::io::stdin`。`stdin` 函数返回一个 `std::io::Stdin` 的实例，这代表终端标准输入句柄的类型。

代码的下一部分，`.read_line(&mut guess)`，调用 `read_line` 方法从标准输入句柄获取用户输入。我们还向 `read_line()` 传递了一个参数：`&mut guess`。

`read_line` 的工作是，无论用户在标准输入中键入什么内容，都将其存入一个字符串中，因此它需要字符串作为参数。这个字符串参数应该是可变的，以便 `read_line` 将用户输入附加上去。

`&` 表示这个参数是一个引用（reference），它允许多处代码访问同一处数据，而无需在内存中多次拷贝。引用是一个复杂的特性，Rust 的一个主要优势就是安全而简单的操纵引用。完成当前程序并不需要了解如此多细节：第四章会更全面的解释引用。现在，我们只需知道它像变量一样，默认是不可变的，需要写成 `&mut guess` 而不是 `&guess` 来使其可变。

我们还没有分析完这行代码。虽然这是单独一行代码，但它是一个逻辑行（虽然换行了但仍是一个语句）的第一部分。第二部分是这个方法：

    .expect("Failed to read line");

当使用 `.expect()` 语法调用方法时，通过‘换行并缩进’来把长行拆开，是明智的。我们完全可以这样写：

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("Failed to read line");

不过，过长的行难以阅读，所以最好拆开来写，两行代码两个方法调用。现在来看看这行代码干了什么。

### 使用 `Result` 类型来处理潜在的错误

之前提到，`read_line` 将用户输入附加到传递给它字符串中，不过它也返回一个值——在这个例子中是 `io::Result`。Rust 标准库中有很多叫做 `Result` 的类型。一个 `Result` 泛型以及对应子模块的特定版本，比如 `io::Result`。

`Result` 类型是 枚举（enumerations），通常也写作 enums。枚举类型持有固定集合的值，这些值被称为枚举的成员（variants）。第六章将介绍枚举的更多细节。

对于 `Result`，它的成员是 `Ok` 或 `Err`，`Ok` 表示操作成功，内部包含产生的值。`Err` 意味着操作失败，包含失败的前因后果。

`Result` 类型的作用是编码错误处理信息。`Result` 类型的值，像其他类型一样，拥有定义于其上的方法。`io::Result` 的实例拥有`expect`方法，如果实例的值是 `Err`，`expect` 会导致程序崩溃，并显示当做参数传递给 `expect` 的信息;如果实例的值是 `Ok`，`expect` 会获取 `Ok` 中的值并原样返回。在本例中，这个值是用户输入到标准输入中的字节的数量。

如果不使用 `expect`，程序也能编译，不过会出现一个警告：

    $ cargo build
       Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    src/main.rs:10:5: 10:39 warning: unused result which must be used,
    #[warn(unused_must_use)] on by default
    src/main.rs:10     io::stdin().read_line(&mut guess);
                       ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Rust 警告我们没有使用 `read_line` 的返回值 `Result`，说明有一个可能的错误没处理。想消除警告，就老实的写错误处理，不过我们就是希望程序在出现问题时立即崩溃，所以直接使用 `expect`。第九章会学习如何从错误中恢复。

### 使用 `println!` 占位符打印值

除了位于结尾的大括号，目前为止就只有一行代码值得讨论一下了，就是这一行：

    println!("You guessed: {}", guess);

这行代码打印存储用户输入的字符串。第一个参数是格式化字符串，里面的 `{}` 是预留在特定位置的占位符。使用占位符也可以打印多个值：格式化字符串中第一个占位符对应第二个参数值，第二个占位符对应第三个参数值，以此类推（第一个参数是格式化字符串本身）。调用一次 `println!` 打印多个值看起来像这样：

    let x = 5;
    let y = 10;

    println!("x = {} and y = {}", x, y);

这行代码会打印出 `x = 5 and y = 10`。

### 测试第一部分代码

让我们来测试下猜猜看游戏的第一部分。使用`cargo run`运行它：

    $ cargo run
       Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
         Running `target/debug/guessing_game`
    Guess the number!
    Please input your guess.
    6
    You guessed: 6

至此为止，游戏的第一部分已经完成：我们从键盘获取输入并打印了出来。

## 生成一个秘密数字

接下来，需要生成一个秘密数字，好让用户来猜。秘密数字应该每次都不同，这样重复玩才不会乏味；范围应该在 1 到 100 之间，这样才不会太困难。Rust 标准库中尚未包含随机数功能。然而，Rust 团队还是提供了一个 `rand` crate。

### 使用 crate 来增加更多功能

记住 crate 是一个 Rust 代码的包。我们正在构建的项目是一个二进制 crate，它生成一个可执行文件。 `rand` crate 是一个 库 crate，库 crate 可以包含任意能被其他程序使用的代码。

Cargo 对外部 crate 的运用是亮点。在我们使用 `rand` 编写代码之前，需要编辑 Cargo.toml ，声明 `rand` 作为一个依赖。现在打开这个文件并在 `[dependencies]` 标题（Cargo 为你创建了它）之下添加：

Filename: Cargo.toml

    [dependencies]

    rand = "0.3.14"

在 Cargo.toml 文件中，标题以及之后的内容属同一个段落，遇到下一个标题则开始新的段落。`[dependencies]` 部分告诉 Cargo 本项目依赖了哪些外部 crate 及其版本。本例中，我们使用语义化版本 `0.3.14` 来指定 `rand` crate。Cargo 理解语义化版本（Semantic Versioning）（有时也称为 SemVer），是一种定义版本号的标准。`0.3.14` 事实上是 `^0.3.14` 的简写，它表示“任何与 0.3.14 版本公有 API 相兼容的版本”。

现在，不修改任何代码，构建项目，如列表 2-2 所示：

    $ cargo build
        Updating registry `https://github.com/rust-lang/crates.io-index`
     Downloading rand v0.3.14
     Downloading libc v0.2.14
       Compiling libc v0.2.14
       Compiling rand v0.3.14
       Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)

Listing 2-2: The output from running `cargo build` after adding the rand crate as a dependency

可能会出现不同的版本号（多亏了语义化版本，它们与代码是兼容的！），同时显示顺序也可能会有所不同。

现在我们有了一个外部依赖，Cargo 从 registry （Crates.io）上获取了一份（兼容的）最新版本的代码。Crates.io 是 Rust 生态环境中的开发者们向他人贡献 Rust 开源项目的地方。

在更新完 registry （索引）后，Cargo 检查 `[dependencies]` 段落并下载缺失的部分。本例中，只声明了 `rand` 一个依赖，然而 Cargo 还是额外获取了 `libc`，因为 `rand` 依赖 `libc` 来正常工作。下载完成后，Rust 编译依赖，然后使用这些依赖编译项目。

如果不做任何修改，立刻再次运行 `cargo build`，则不会有任何输出。Cargo 知道它已经下载并编译了依赖，同时 Cargo.toml 文件也没有变动，并且代码也没有任何修改，所以它不会重新编译代码。因为无事可做，它简单的退出了。如果打开 src/main.rs 文件，做一些普通的修改，保存并再次构建，只会出现一行输出：

    $ cargo build
       Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)

这一行表示 Cargo 只针对 src/main.rs 文件的微小修改而构建。依赖没有变化，所以 Cargo 会复用已经为此下载并编译的代码。它只是重新构建了部分（项目）代码。

#### Cargo.lock 文件确保构建是可重现的

Cargo 有一个机制来确保任何人在任何时候重新构建代码，都会产生相同的结果：Cargo 只会使用你指定的依赖的版本，除非你又手动指定了别的。例如，如果下周 `rand` crate 的 `v0.3.15` 版本出来了，它修复了一个重要的 bug，同时也含有一个缺陷，会破坏代码的运行，这时会发生什么呢？

答案是 Cargo.lock 文件。它在第一次运行 `cargo build` 时创建，并放在 guessing_game 目录，Cargo 计算出所有符合要求的依赖版本并写入 Cargo.lock 文件。当将来构建项目时，如果 Cargo.lock 存在，Cargo 就使用里面指定的版本，不会重新计算。自动使你拥有了一个可重现的构建。换句话说，项目会继续使用 `0.3.14` 直到你显式升级，感谢 Cargo.lock。

#### 更新 crate 到一个新版本

当你确实需要升级 crate 时，Cargo 提供了另一个命令，`update`，他会：

1. 忽略 Cargo.lock 文件，并计算出所有符合 Cargo.toml 声明的最新版本。
2. 如果成功了，Cargo 会把这些版本写入 Cargo.lock 文件。

不过，Cargo 默认只会寻找大于 `0.3.0` 而小于 `0.4.0` 的版本。如果 `rand` crate 发布了两个新版本，`0.3.15` 和 `0.4.0`，在运行 `cargo update` 时会出现如下内容：

    $ cargo update
        Updating registry `https://github.com/rust-lang/crates.io-index`
        Updating rand v0.3.14 -> v0.3.15

这时，值得注意的是 Cargo.lock 文件中的一个改变，`rand` crate 现在使用的版本是`0.3.15`。

如果想要使用 `0.4.0` 版本的 `rand` 或是任何 `0.4.x` 系列的版本，必须像这样更新 Cargo.toml 文件：

    [dependencies]

    rand = "0.4.0"

下一次运行 `cargo build` 时，Cargo 会从 registry 更新，并根据你指定的新版本重新计算。

第十四章会讲到 Cargo 及其生态系统的更多内容，不过目前你只需要了解这么多。通过 Cargo 复用库文件非常容易，因此 Rustacean 能够编写出由很多包组装而成的更轻巧的项目。

### 生成一个随机数

让我们开始使用 `rand`。下一步是更新 src/main.rs，如列表 2-3 所示：

Filename: src/main.rs

    extern crate rand;

    use std::io;
    use rand::Rng;

    fn main() {
        println!("Guess the number!");

        let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

        println!("The secret number is: {}", secret_number);

        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin().read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        println!("You guessed: {}", guess);
    }

Listing 2-3: Code changes needed in order to generate a random number

我们在顶部增加一行 `extern crate rand;` 通知 Rust 我们要使用外部依赖。这也会调用相应的 `use rand`，所以现在可以使用 `rand::` 前缀来调用 `rand` 中的内容。

接下来，我们增加了一行 `use`：`use rand::Rng`。`Rng` 是一个 trait，它定义了随机数生成器应实现的方法 ，想使用这些方法的话此 trait 必须在作用域中。第十章会详细介绍 trait。

另外，中间还新增加了两行。`rand::thread_rng` 函数提供实际使用的随机数生成器：它位于当前执行线程，并从操作系统获取 seed。接下来，调用随机数生成器的 `gen_range` 方法。这个方法由刚才引入到作用域的 `Rng` trait 定义。`gen_range` 方法获取两个数字作为参数，并生成一个范围在两者之间的随机数。它包含下限但不包含上限，所以需要指定`1`和`101`来请求一个`1`和`100`之间的数。

知道 use 哪个 trait 和该从 crate 中调用哪个方法并不是全部，crate 的说明位于其文档中，Cargo 有一个很棒的功能是：运行 `cargo doc --open` 命令来构建所有本地依赖提供的文档，并在浏览器中打开。例如，假设你对 `rand` crate 中的其他功能感兴趣，`cargo doc --open` 并点击左侧导航栏中的 `rand`。

新增加的第二行代码打印出了秘密数字。这在开发程序时很有用，因为我们可以去测试它，不过在最终版本我们会删掉它。游戏一开始就打印出结果就没什么可玩的了！

尝试运行程序几次：

    $ cargo run
       Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
         Running `target/debug/guessing_game`
    Guess the number!
    The secret number is: 7
    Please input your guess.
    4
    You guessed: 4
    $ cargo run
         Running `target/debug/guessing_game`
    Guess the number!
    The secret number is: 83
    Please input your guess.
    5
    You guessed: 5

你应该能得到不同的随机数，同时他们应该都是在 1 和 100 之间的。干得漂亮！

## 比较猜测与秘密数字

现在有了用户输入和一个随机数，我们可以比较他们。这个步骤如列表 2-4 所示：

Filename: src/main.rs

    extern crate rand;

    use std::io;
    use std::cmp::Ordering;
    use rand::Rng;

    fn main() {
        println!("Guess the number!");

        let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

        println!("The secret number is: {}", secret_number);

        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin().read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        println!("You guessed: {}", guess);

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less    => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal   => println!("You win!"),
        }
    }

Listing 2-4: Handling the possible return values of comparing two numbers

新代码的第一行是另一个 `use`，从标准库引入了一个叫做 `std::cmp::Ordering` 的类型。`Ordering` 是一个像 `Result` 一样的枚举，不过它的成员是 `Less`、`Greater` 和 `Equal`。这是你做比较时可能出现的三种结果。

接着，底部的五行新代码使用了 `Ordering` 类型：

    match guess.cmp(&secret_number) {
        Ordering::Less    => println!("Too small!"),
        Ordering::Greater => println!("Too big!"),
        Ordering::Equal   => println!("You win!"),
    }

`cmp` 方法用来比较两个值。在任何可比较的值上调用，然后获取另一个被比较值的引用：这里是把 `guess` 与 `secret_number` 做比较，返回一个 `Ordering` 枚举的成员。再使用一个 `match` 表达式，根据枚举成员来决定接下来干什么。

一个 `match` 表达式由 分支（arms） 构成。一个分支包含一个 模式（pattern）和动作，表达式头的求值结果符合分支的模式时将执行对应的动作。Rust 获取提供给 `match` 的值并挨个检查每个分支的模式。`match` 结构和模式是 Rust 的强大功能，它体现了代码可能遇到的多种情形，并帮助你没有遗漏的处理。这些功能将分别在第六章和第十八章详细介绍。

让我们看看使用 `match` 表达式的例子。假设用户猜了 50，这时随机生成的秘密数字是 38。比较 50 与 38 时，因为 50 比 38 要大，`cmp` 方法会返回 `Ordering::Greater`。`match` 表达式得到该值，然后检查第一个分支的模式，`Ordering::Less` 与 `Ordering::Greater`并不匹配，所以它忽略了这个分支的动作并来到下一个分支。下一个分支的模式是 `Ordering::Greater`，正确匹配！这个分支关联的动作被执行，在屏幕打印出 `Too big!`。`match` 表达式就此终止，因为该场景下没有检查最后一个分支的必要。

然而，列表 2-4 的代码并不能编译，可以尝试一下：

    $ cargo build
       Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    error[E0308]: mismatched types
      --> src/main.rs:23:21
       |
    23 |     match guess.cmp(&secret_number) {
       |                     ^^^^^^^^^^^^^^ expected struct `std::string::String`, found integral variable
       |
       = note: expected type `&std::string::String`
       = note:    found type `&{integer}`

    error: aborting due to previous error
    Could not compile `guessing_game`.

错误的核心表明这里有不匹配的类型（mismatched types）。Rust 有一个静态强类型系统，同时也有类型推断。当我们写出 `let guess = String::new()` 时，Rust 推断出 `guess` 应该是一个`String`，不需要我们写出类型。另一方面，`secret_number`，是一个数字类型。多种数字类型拥有 1 到 100 之间的值：32 位数字 `i32`；32 位无符号数字 `u32`；64 位数字 `i64` 等等。Rust 默认使用 `i32`，所以它是 `secret_number` 的类型，除非增加类型信息，或任何能让 Rust 推断出不同数值类型的信息。这里错误的原因在于 Rust 不会比较字符串类型和数字类型。

所以我们必须把从输入中读取到的 `String` 转换为一个真正的数字类型，才好与秘密数字进行比较。可以通过在 `main` 函数体中增加如下两行代码来实现：

Filename: src/main.rs

    extern crate rand;

    use std::io;
    use std::cmp::Ordering;
    use rand::Rng;

    fn main() {
        println!("Guess the number!");

        let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

        println!("The secret number is: {}", secret_number);

        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin().read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        let guess: u32 = guess.trim().parse()
            .expect("Please type a number!");

        println!("You guessed: {}", guess);

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less    => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal   => println!("You win!"),
        }
    }

这两行代码是：

    let guess: u32 = guess.trim().parse()
        .expect("Please type a number!");

这里创建了一个叫做 `guess` 的变量。不过等等，不是已经有了一个叫做`guess`的变量了吗？确实如此，不过 Rust 允许遮盖（shadow），用一个新值来遮盖 `guess` 之前的值。这个功能常用在需要转换值类型之类的场景，它允许我们复用 `guess` 变量的名字，而不是被迫创建两个不同变量，诸如 `guess_str` 和 `guess` 之类。（第三章会介绍 shadowing 的更多细节。）

`guess` 被绑定到 `guess.trim().parse()` 表达式。表达式中的 `guess` 是包含输入的 `String` 类型。`String` 实例的 `trim` 方法会去除字符串开头和结尾的空白。`u32` 只能由数字字符转换，不过用户必须输入回车键才能让 `read_line` 返回，然而用户按下回车键时，会在字符串中增加一个换行（newline）符。例如，用户输入 5 并回车，`guess` 看起来像这样：`5\n`。`\n` 代表“换行”，回车键。`trim` 方法消除 `\n`，只留下`5`。

字符串的`parse`方法 将字符串解析成数字。这个方法可以解析多种数字类型，因此需要告诉 Rust 具体的数字类型，这里通过 `let guess: u32` 指定。`guess` 后面的冒号（`:`）告诉 Rust 我们指定了变量的类型。Rust 有一些内建的数字类型；`u32` 是一个无符号的 32 位整型。对于不大的正整数来说，它是不错的类型，第三章还会讲到其他数字类型。另外，程序中的 `u32` 注解以及与 `secret_number` 的比较，意味着 Rust 会推断出 `secret_number` 也是 `u32` 类型。现在可以使用相同类型比较两个值了！

`parse` 调用可能产生错误。例如，字符串中包含 `A👍%`，就无法将其转换为一个数字。因此，`parse` 方法返回一个 `Result` 类型。像之前讨论的 `read_line` 方法，按部就班的用 `expect` 方法处理即可。如果 `parse` 不能从字符串生成一个数字，返回一个 `Result::Err` 时，`expect` 会使游戏崩溃并打印附带的信息。如果 `parse` 成功地将字符串转换为一个数字，它会返回 `Result::Ok`，然后 `expect` 会返回 `Ok` 中的数字。

现在让我们运行程序！

    $ cargo run
       Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
         Running `target/guessing_game`
    Guess the number!
    The secret number is: 58
    Please input your guess.
      76
    You guessed: 76
    Too big!

漂亮！即便是在猜测之前添加了空格，程序依然能判断出用户猜测了 76。多运行程序几次来检验不同类型输入的相应行为：猜一个正确的数字，猜一个过大的数字和猜一个过小的数字。

现在游戏已经大体上能玩了，不过用户只能猜一次。增加一个循环来改变它吧！

## 使用循环来允许多次猜测

`loop` 关键字提供了一个无限循环。将其加入后，用户可以反复猜测：

Filename: src/main.rs

    extern crate rand;

    use std::io;
    use std::cmp::Ordering;
    use rand::Rng;

    fn main() {
        println!("Guess the number!");

        let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

        println!("The secret number is: {}", secret_number);

        loop {
            println!("Please input your guess.");

            let mut guess = String::new();

            io::stdin().read_line(&mut guess)
                .expect("Failed to read line");

            let guess: u32 = guess.trim().parse()
                .expect("Please type a number!");

            println!("You guessed: {}", guess);

            match guess.cmp(&secret_number) {
                Ordering::Less    => println!("Too small!"),
                Ordering::Greater => println!("Too big!"),
                Ordering::Equal   => println!("You win!"),
            }
        }
    }

如上所示，我们将提示用户猜测之后的所有内容放入了循环。确保这些代码额外缩进了一层，再次运行程序。注意这里有一个新问题，因为程序忠实地执行了我们的要求：永远地请求另一个猜测，用户没法退出！

用户总能使用 `Ctrl-C` 终止程序。不过还有另一个方法跳出无限循环，就是“比较猜测”部分提到的 `parse`：如果用户输入一个非数字答案，程序会崩溃。用户可以利用这一点来退出，如下所示：

    $ cargo run
       Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
         Running `target/guessing_game`
    Guess the number!
    The secret number is: 59
    Please input your guess.
    45
    You guessed: 45
    Too small!
    Please input your guess.
    60
    You guessed: 60
    Too big!
    Please input your guess.
    59
    You guessed: 59
    You win!
    Please input your guess.
    quit
    thread 'main' panicked at 'Please type a number!: ParseIntError { kind: InvalidDigit }', src/libcore/result.rs:785
    note: Run with `RUST_BACKTRACE=1` for a backtrace.
    error: Process didn't exit successfully: `target/debug/guess` (exit code: 101)

输入 `quit` 确实退出了程序，同时其他任何非数字输入也一样。然而，这并不理想，我们想要当猜测正确的数字时游戏能自动退出。

### 猜测正确后退出

让我们增加一个 `break`，在用户猜对时退出游戏：

Filename: src/main.rs

    extern crate rand;

    use std::io;
    use std::cmp::Ordering;
    use rand::Rng;

    fn main() {
        println!("Guess the number!");

        let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

        println!("The secret number is: {}", secret_number);

        loop {
            println!("Please input your guess.");

            let mut guess = String::new();

            io::stdin().read_line(&mut guess)
                .expect("Failed to read line");

            let guess: u32 = guess.trim().parse()
                .expect("Please type a number!");

            println!("You guessed: {}", guess);

            match guess.cmp(&secret_number) {
                Ordering::Less    => println!("Too small!"),
                Ordering::Greater => println!("Too big!"),
                Ordering::Equal   => {
                    println!("You win!");
                    break;
                }
            }
        }
    }

通过在 `You win!` 之后增加一行 `break`，用户猜对了神秘数字后会退出循环。退出循环也意味着退出程序，因为循环是 `main` 的最后一部分。

### 处理无效输入

为了进一步改善游戏性，不要在用户输入非数字时崩溃，需要忽略非数字，让用户可以继续猜测。可以通过修改 `guess` 将 `String` 转化为 `u32` 那部分代码来实现：

    let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
        Ok(num) => num,
        Err(_) => continue,
    };

将 `expect` 调用换成 `match` 语句,是从“立即崩溃”转到真正处理错误的惯用方法。须知 `parse` 返回一个 `Result` 类型，而 `Result` 是一个拥有 `Ok` 或 `Err` 成员的枚举。这里使用的 `match` 表达式，和之前处理 `cmp` 方法返回 `Ordering` 时用的一样。

如果 `parse` 能够成功的将字符串转换为一个数字，它会返回一个包含结果数字的 `Ok`。这个 `Ok` 值与`match` 第一个分支的模式相匹配，该分支对应的动作返回 `Ok` 值中的数字 `num`，最后如愿变成新创建的 `guess` 变量。

如果 `parse` 不能将字符串转换为一个数字，它会返回一个包含更多错误信息的 `Err`。`Err` 值不能匹配第一个 `match` 分支的 `Ok(num)` 模式，但是会匹配第二个分支的 `Err(_)` 模式：`_` 是一个兜底值，用来匹配所有 `Err` 值，不管其中有何种信息。所以程序会执行第二个分支的动作，`continue` 意味着进入 `loop` 的下一次循环，请求另一个猜测。这样程序就忽略了 `parse` 可能遇到的所有错误！

现在万事俱备，只需运行 `cargo run`：

    $ cargo run
       Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
         Running `target/guessing_game`
    Guess the number!
    The secret number is: 61
    Please input your guess.
    10
    You guessed: 10
    Too small!
    Please input your guess.
    99
    You guessed: 99
    Too big!
    Please input your guess.
    foo
    Please input your guess.
    61
    You guessed: 61
    You win!

太棒了！再有最后一个小的修改，就能完成猜猜看游戏了：还记得程序依然会打印出秘密数字。在测试时还好，但正式发布时会毁了游戏。删掉打印秘密数字的 `println!`。列表 2-5 为最终代码：

Filename: src/main.rs

    extern crate rand;

    use std::io;
    use std::cmp::Ordering;
    use rand::Rng;

    fn main() {
        println!("Guess the number!");

        let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

        loop {
            println!("Please input your guess.");

            let mut guess = String::new();

            io::stdin().read_line(&mut guess)
                .expect("Failed to read line");

            let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
                Ok(num) => num,
                Err(_) => continue,
            };

            println!("You guessed: {}", guess);

            match guess.cmp(&secret_number) {
                Ordering::Less    => println!("Too small!"),
                Ordering::Greater => println!("Too big!"),
                Ordering::Equal   => {
                    println!("You win!");
                    break;
                }
            }
        }
    }

Listing 2-5: Complete code of the guessing game

## 总结

此时此刻，你顺利完成了猜猜看游戏！恭喜！

这是一个通过动手实践学习 Rust 新概念的项目：`let`、`match`、方法、关联函数、使用外部 crate 等等，接下来的几章，我们将会继续深入。第三章涉及到大部分编程语言都有的概念，比如变量、数据类型和函数，以及如何在 Rust 中使用他们。第四章探索所有权（ownership），这是一个 Rust 同其他语言都不相同的功能。第五章讨论结构体和方法的语法，而第六章侧重解释枚举。