trpl-zh-cn/docs/ch02-00-guessing-game-tutorial.html
2017-05-31 23:48:57 +08:00

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<title>猜猜看教程 - Rust 程序设计语言 简体中文版</title>
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<meta name="description" content="Rust 程序设计语言 简体中文版">
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if (typeof jQuery == 'undefined') {
document.write(unescape("%3Cscript src='jquery.js'%3E%3C/script%3E"));
}
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<!-- Set the theme before any content is loaded, prevents flash -->
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var theme = localStorage.getItem('theme');
if (theme == null) { theme = 'light'; }
$('body').removeClass().addClass(theme);
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var sidebar = localStorage.getItem('sidebar');
if (sidebar === "hidden") { $("html").addClass("sidebar-hidden") }
else if (sidebar === "visible") { $("html").addClass("sidebar-visible") }
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运行清理代码</a></li><li><a href="ch15-04-rc.html"><strong>15.4.</strong> <code>Rc&lt;T&gt;</code> 引用计数智能指针</a></li><li><a href="ch15-05-interior-mutability.html"><strong>15.5.</strong> <code>RefCell&lt;T&gt;</code>和内部可变性模式</a></li><li><a href="ch15-06-reference-cycles.html"><strong>15.6.</strong> 引用循环和内存泄漏是安全的</a></li></ul></li><li><a href="ch16-00-concurrency.html"><strong>16.</strong> 无畏并发</a></li><li><ul class="section"><li><a href="ch16-01-threads.html"><strong>16.1.</strong> 线程</a></li><li><a href="ch16-02-message-passing.html"><strong>16.2.</strong> 消息传递</a></li><li><a href="ch16-03-shared-state.html"><strong>16.3.</strong> 共享状态</a></li><li><a href="ch16-04-extensible-concurrency-sync-and-send.html"><strong>16.4.</strong> 可扩展的并发:<code>Sync</code><code>Send</code></a></li></ul></li><li><a href="ch17-00-oop.html"><strong>17.</strong> 面向对象</a></li><li><ul class="section"><li><a href="ch17-01-what-is-oo.html"><strong>17.1.</strong> 什么是面向对象?</a></li><li><a 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<div id="content" class="content">
<a class="header" href="#猜猜看" name="猜猜看"><h1>猜猜看</h1></a>
<blockquote>
<p><a href="https://github.com/rust-lang/book/blob/master/src/ch02-00-guessing-game-tutorial.md">ch02-00-guessing-game-tutorial.md</a>
<br>
commit e6d6caab41471f7115a621029bd428a812c5260e</p>
</blockquote>
<p>让我们亲自动手,快速熟悉 Rust本章将介绍 Rust 中常用的一些概念,并通过真实的程序来展示如何运用。你将会学到更多诸如 <code>let</code><code>match</code>、方法、关联函数、外部 crate 等知识!后继章节会深入探索这些概念的细节。在这一章,我们将练习基础。</p>
<p>我们会实现一个经典的新手编程问题:猜猜看游戏。它是这么工作的:程序将会随机生成一个 1 到 100 之间的随机整数。接着它会请玩家猜一个数并输入,然后提示猜测是大了还是小了。如果猜对了,它会在退出前祝贺你。</p>
<a class="header" href="#准备一个新项目" name="准备一个新项目"><h2>准备一个新项目</h2></a>
<p>要创建一个新项目,进入第一章创建的<strong>项目</strong>目录,使用 Cargo 创建它:</p>
<pre><code>$ cargo new guessing_game --bin
$ cd guessing_game
</code></pre>
<p>第一个命令,<code>cargo new</code>,获取项目的名称(<code>guessing_game</code>)作为第一个参数。<code>--bin</code>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。</p>
<p>看看生成的 <em>Cargo.toml</em> 文件:</p>
<p><span class="filename">Filename: Cargo.toml</span></p>
<pre><code class="language-toml">[package]
name = &quot;guessing_game&quot;
version = &quot;0.1.0&quot;
authors = [&quot;Your Name &lt;you@example.com&gt;&quot;]
[dependencies]
</code></pre>
<p>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。</p>
<p>正如第一章那样,<code>cargo new</code> 生成了一个“Hello, world!”程序。查看 <em>src/main.rs</em> 文件:</p>
<p><span class="filename">Filename: src/main.rs</span></p>
<pre><code class="language-rust">fn main() {
println!(&quot;Hello, world!&quot;);
}
</code></pre>
<p>现在让我们使用 <code>cargo run</code>,编译运行一步到位:</p>
<pre><code class="language-sh">$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
Running `target/debug/guessing_game`
Hello, world!
</code></pre>
<p><code>run</code> 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。</p>
<p>重新打开 <em>src/main.rs</em> 文件。我们将会在这个文件中编写全部代码。</p>
<a class="header" href="#处理一次猜测" name="处理一次猜测"><h2>处理一次猜测</h2></a>
<p>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 <em>src/main.rs</em> 中输入列表 2-1 中的代码。</p>
<p><span class="filename">Filename: src/main.rs</span></p>
<pre><code class="language-rust,ignore">use std::io;
fn main() {
println!(&quot;Guess the number!&quot;);
println!(&quot;Please input your guess.&quot;);
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&amp;mut guess)
.expect(&quot;Failed to read line&quot;);
println!(&quot;You guessed: {}&quot;, guess);
}
</code></pre>
<p><span class="caption">Listing 2-1: Code to get a guess from the user and print it out</span></p>
<p>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 <code>io</code>(输入/输出)库引入当前作用域。<code>io</code>库来自于标准库(也被称为<code>std</code></p>
<pre><code class="language-rust,ignore">use std::io;
</code></pre>
<p>Rust 默认只在每个程序的 <a href="https://doc.rust-lang.org/std/prelude/index.html"><em>prelude</em></a><!-- ignore --> 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 <code>use</code> 语句显式的将其引入作用域。<code>std::io</code> 库提供很多 <code>io</code> 相关的功能,比如接受用户输入。</p>
<p>如第一章所提及,<code>main</code> 函数是程序的入口点:</p>
<pre><code class="language-rust,ignore">fn main() {
</code></pre>
<p><code>fn</code> 语法声明了一个新函数,<code>()</code> 表明没有参数,<code>{</code> 作为函数体的开始。</p>
<p>第一章也提及,<code>println!</code> 是一个在屏幕上打印字符串的宏:</p>
<pre><code class="language-rust,ignore">println!(&quot;Guess the number!&quot;);
println!(&quot;Please input your guess.&quot;);
</code></pre>
<p>这些代码仅仅打印提示,介绍游戏的内容然后请用户输入。</p>
<a class="header" href="#用变量储存值" name="用变量储存值"><h3>用变量储存值</h3></a>
<p>接下来,创建一个地方储存用户输入,像这样:</p>
<pre><code class="language-rust">let mut guess = String::new();
</code></pre>
<p>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 <code>let</code> 语句,用来创建<strong>变量</strong>。这里是另外一个例子:</p>
<pre><code class="language-rust">let foo = bar;
</code></pre>
<p>这行代码会创建一个叫做 <code>foo</code> 的新变量并把它绑定到值 <code>bar</code> 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 <code>mut</code> 来使一个变量可变:</p>
<pre><code class="language-rust">let foo = 5; // immutable
let mut bar = 5; // mutable
</code></pre>
<blockquote>
<p>注意:<code>//</code> 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。</p>
</blockquote>
<p>现在我们知道了 <code>let mut guess</code> 会引入一个叫做 <code>guess</code> 的可变变量。等号(<code>=</code>)的右边是 <code>guess</code> 所绑定的值,它是 <code>String::new</code> 的结果,这个函数会返回一个 <code>String</code> 的新实例。<a href="https://doc.rust-lang.org/std/string/struct.String.html"><code>String</code></a><!-- ignore --> 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。</p>
<p><code>::new</code> 那一行的 <code>::</code> 语法表明 <code>new</code><code>String</code> 类型的一个 <strong>关联函数</strong><em>associated function</em>)。关联函数是针对类型实现的,在这个例子中是 <code>String</code>,而不是 <code>String</code> 的某个特定实例。一些语言中把它称为<strong>静态方法</strong><em>static method</em>)。</p>
<p><code>new</code> 函数创建了一个新的空 <code>String</code>,你会在很多类型上发现<code>new</code> 函数,这是创建类型实例的惯用函数名。</p>
<p>总结一下,<code>let mut guess = String::new();</code> 这一行创建了一个可变变量,绑定到一个新的 <code>String</code> 空实例上。</p>
<p>回忆一下,我们在程序的第一行使用 <code>use std::io;</code> 从标准库中引入“输入输出”。现在调用 <code>io</code> 的关联函数 <code>stdin</code></p>
<pre><code class="language-rust,ignore">io::stdin().read_line(&amp;mut guess)
.expect(&quot;Failed to read line&quot;);
</code></pre>
<p>如果程序的开头没有 <code>use std::io</code> 这一行,我们可以把函数调用写成 <code>std::io::stdin</code><code>stdin</code> 函数返回一个 <a href="https://doc.rust-lang.org/std/io/struct.Stdin.html"><code>std::io::Stdin</code></a><!-- ignore --> 的实例,这代表终端标准输入句柄的类型。</p>
<p>代码的下一部分,<code>.read_line(&amp;mut guess)</code>,调用 <a href="https://doc.rust-lang.org/std/io/struct.Stdin.html#method.read_line"><code>read_line</code></a><!-- ignore --> 方法从标准输入句柄获取用户输入。我们还向 <code>read_line()</code> 传递了一个参数:<code>&amp;mut guess</code></p>
<p><code>read_line</code> 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 <code>read_line</code> 将用户输入附加上去。</p>
<p><code>&amp;</code> 表示这个参数是一个<strong>引用</strong><em>reference</em>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 <code>&amp;mut guess</code> 而不是 <code>&amp;guess</code> 来使其可变。</p>
<p>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:</p>
<pre><code class="language-rust">.expect(&quot;Failed to read line&quot;);
</code></pre>
<p>当使用 <code>.expect()</code> 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:</p>
<pre><code class="language-rust">io::stdin().read_line(&amp;mut guess).expect(&quot;Failed to read line&quot;);
</code></pre>
<p>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。</p>
<a class="header" href="#使用-result-类型来处理潜在的错误" name="使用-result-类型来处理潜在的错误"><h3>使用 <code>Result</code> 类型来处理潜在的错误</h3></a>
<p>之前提到,<code>read_line</code> 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 <a href="https://doc.rust-lang.org/std/io/type.Result.html"><code>io::Result</code></a><!-- ignore -->。Rust 标准库中有很多叫做 <code>Result</code> 的类型。一个 <a href="https://doc.rust-lang.org/std/result/enum.Result.html"><code>Result</code></a><!-- ignore --> 泛型以及对应子模块的特定版本,比如 <code>io::Result</code></p>
<p><code>Result</code> 类型是 <a href="ch06-00-enums.html"><em>枚举</em><em>enumerations</em></a><!-- ignore -->,通常也写作 <em>enums</em>。枚举类型持有固定集合的值,这些值被称为枚举的<strong>成员</strong><em>variants</em>)。第六章将介绍枚举的更多细节。</p>
<p>对于 <code>Result</code>,它的成员是 <code>Ok</code><code>Err</code><code>Ok</code> 表示操作成功,内部包含产生的值。<code>Err</code> 意味着操作失败,包含失败的前因后果。</p>
<p><code>Result</code> 类型的作用是编码错误处理信息。<code>Result</code> 类型的值,像其他类型一样,拥有定义于其上的方法。<code>io::Result</code> 的实例拥有<a href="https://doc.rust-lang.org/std/result/enum.Result.html#method.expect"><code>expect</code>方法</a><!-- ignore -->,如果实例的值是 <code>Err</code><code>expect</code> 会导致程序崩溃,并显示当做参数传递给 <code>expect</code> 的信息;如果实例的值是 <code>Ok</code><code>expect</code> 会获取 <code>Ok</code> 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。</p>
<p>如果不使用 <code>expect</code>,程序也能编译,不过会出现一个警告:</p>
<pre><code>$ 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(&amp;mut guess);
^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
</code></pre>
<p>Rust 警告我们没有使用 <code>read_line</code> 的返回值 <code>Result</code>,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 <code>expect</code>。第九章会学习如何从错误中恢复。</p>
<a class="header" href="#使用-println-占位符打印值" name="使用-println-占位符打印值"><h3>使用 <code>println!</code> 占位符打印值</h3></a>
<p>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:</p>
<pre><code class="language-rust">println!(&quot;You guessed: {}&quot;, guess);
</code></pre>
<p>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 <code>{}</code> 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<code>println!</code> 打印多个值看起来像这样:</p>
<pre><code class="language-rust">let x = 5;
let y = 10;
println!(&quot;x = {} and y = {}&quot;, x, y);
</code></pre>
<p>这行代码会打印出 <code>x = 5 and y = 10</code></p>
<a class="header" href="#测试第一部分代码" name="测试第一部分代码"><h3>测试第一部分代码</h3></a>
<p>让我们来测试下猜猜看游戏的第一部分。使用<code>cargo run</code>运行它:</p>
<pre><code class="language-sh">$ 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
</code></pre>
<p>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。</p>
<a class="header" href="#生成一个秘密数字" name="生成一个秘密数字"><h2>生成一个秘密数字</h2></a>
<p>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 <a href="https://crates.io/crates/rand"><code>rand</code> crate</a></p>
<a class="header" href="#使用-crate-来增加更多功能" name="使用-crate-来增加更多功能"><h3>使用 crate 来增加更多功能</h3></a>
<p>记住 <em>crate</em> 是一个 Rust 代码的包。我们正在构建的项目是一个<strong>二进制 crate</strong>,它生成一个可执行文件。 <code>rand</code> crate 是一个 <strong>库 crate</strong>,库 crate 可以包含任意能被其他程序使用的代码。</p>
<p>Cargo 对外部 crate 的运用是亮点。在我们使用 <code>rand</code> 编写代码之前,需要编辑 <em>Cargo.toml</em> ,声明 <code>rand</code> 作为一个依赖。现在打开这个文件并在 <code>[dependencies]</code> 标题Cargo 为你创建了它)之下添加:</p>
<p><span class="filename">Filename: Cargo.toml</span></p>
<pre><code class="language-toml">[dependencies]
rand = &quot;0.3.14&quot;
</code></pre>
<p><em>Cargo.toml</em> 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。<code>[dependencies]</code> 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 <code>0.3.14</code> 来指定 <code>rand</code> crate。Cargo 理解<a href="http://semver.org">语义化版本Semantic Versioning</a><!-- ignore -->(有时也称为 <em>SemVer</em>),是一种定义版本号的标准。<code>0.3.14</code> 事实上是 <code>^0.3.14</code> 的简写,它表示“任何与 0.3.14 版本公有 API 相兼容的版本”。</p>
<p>现在,不修改任何代码,构建项目,如列表 2-2 所示:</p>
<pre><code>$ 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)
</code></pre>
<p><span class="caption">Listing 2-2: The output from running <code>cargo build</code> after
adding the rand crate as a dependency</span></p>
<p>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。</p>
<p>现在我们有了一个外部依赖Cargo 从 <em>registry</em> <a href="https://crates.io">Crates.io</a>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。</p>
<p>在更新完 registry 索引Cargo 检查 <code>[dependencies]</code> 段落并下载缺失的部分。本例中,只声明了 <code>rand</code> 一个依赖,然而 Cargo 还是额外获取了 <code>libc</code>,因为 <code>rand</code> 依赖 <code>libc</code> 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。</p>
<p>如果不做任何修改,立刻再次运行 <code>cargo build</code>则不会有任何输出。Cargo 知道它已经下载并编译了依赖,同时 <em>Cargo.toml</em> 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 <em>src/main.rs</em> 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:</p>
<pre><code>$ cargo build
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
</code></pre>
<p>这一行表示 Cargo 只针对 <em>src/main.rs</em> 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。</p>
<a class="header" href="#cargolock-文件确保构建是可重现的" name="cargolock-文件确保构建是可重现的"><h4><em>Cargo.lock</em> 文件确保构建是可重现的</h4></a>
<p>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 <code>rand</code> crate 的 <code>v0.3.15</code> 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</p>
<p>答案是 <em>Cargo.lock</em> 文件。它在第一次运行 <code>cargo build</code> 时创建,并放在 <em>guessing_game</em> 目录Cargo 计算出所有符合要求的依赖版本并写入 <em>Cargo.lock</em> 文件。当将来构建项目时,如果 <em>Cargo.lock</em> 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 <code>0.3.14</code> 直到你显式升级,感谢 <em>Cargo.lock</em></p>
<a class="header" href="#更新-crate-到一个新版本" name="更新-crate-到一个新版本"><h4>更新 crate 到一个新版本</h4></a>
<p>当你<strong>确实</strong>需要升级 crate 时Cargo 提供了另一个命令,<code>update</code>,他会:</p>
<ol>
<li>忽略 <em>Cargo.lock</em> 文件,并计算出所有符合 <em>Cargo.toml</em> 声明的最新版本。</li>
<li>如果成功了Cargo 会把这些版本写入 <em>Cargo.lock</em> 文件。</li>
</ol>
<p>不过Cargo 默认只会寻找大于 <code>0.3.0</code> 而小于 <code>0.4.0</code> 的版本。如果 <code>rand</code> crate 发布了两个新版本,<code>0.3.15</code><code>0.4.0</code>,在运行 <code>cargo update</code> 时会出现如下内容:</p>
<pre><code>$ cargo update
Updating registry `https://github.com/rust-lang/crates.io-index`
Updating rand v0.3.14 -&gt; v0.3.15
</code></pre>
<p>这时,值得注意的是 <em>Cargo.lock</em> 文件中的一个改变,<code>rand</code> crate 现在使用的版本是<code>0.3.15</code></p>
<p>如果想要使用 <code>0.4.0</code> 版本的 <code>rand</code> 或是任何 <code>0.4.x</code> 系列的版本,必须像这样更新 <em>Cargo.toml</em> 文件:</p>
<pre><code class="language-toml">[dependencies]
rand = &quot;0.4.0&quot;
</code></pre>
<p>下一次运行 <code>cargo build</code>Cargo 会从 registry 更新,并根据你指定的新版本重新计算。</p>
<p>第十四章会讲到 <a href="http://doc.crates.io">Cargo</a><!-- ignore --> 及其<a href="http://doc.crates.io/crates-io.html">生态系统</a><!-- ignore -->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。</p>
<a class="header" href="#生成一个随机数" name="生成一个随机数"><h3>生成一个随机数</h3></a>
<p>让我们开始<strong>使用</strong> <code>rand</code>。下一步是更新 <em>src/main.rs</em>,如列表 2-3 所示:</p>
<p><span class="filename">Filename: src/main.rs</span></p>
<pre><code class="language-rust">extern crate rand;
use std::io;
use rand::Rng;
fn main() {
println!(&quot;Guess the number!&quot;);
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
println!(&quot;The secret number is: {}&quot;, secret_number);
println!(&quot;Please input your guess.&quot;);
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&amp;mut guess)
.expect(&quot;Failed to read line&quot;);
println!(&quot;You guessed: {}&quot;, guess);
}
</code></pre>
<p><span class="caption">Listing 2-3: Code changes needed in order to generate a
random number</span></p>
<p>我们在顶部增加一行 <code>extern crate rand;</code> 通知 Rust 我们要使用外部依赖。这也会调用相应的 <code>use rand</code>,所以现在可以使用 <code>rand::</code> 前缀来调用 <code>rand</code> 中的内容。</p>
<p>接下来,我们增加了一行 <code>use</code><code>use rand::Rng</code><code>Rng</code> 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。</p>
<p>另外,中间还新增加了两行。<code>rand::thread_rng</code> 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 <code>gen_range</code> 方法。这个方法由刚才引入到作用域的 <code>Rng</code> trait 定义。<code>gen_range</code> 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<code>1</code><code>101</code>来请求一个<code>1</code><code>100</code>之间的数。</p>
<p><strong>知道</strong> 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 <code>cargo doc --open</code> 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 <code>rand</code> crate 中的其他功能感兴趣,<code>cargo doc --open</code> 并点击左侧导航栏中的 <code>rand</code></p>
<p>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!</p>
<p>尝试运行程序几次:</p>
<pre><code>$ 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
</code></pre>
<p>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!</p>
<a class="header" href="#比较猜测与秘密数字" name="比较猜测与秘密数字"><h2>比较猜测与秘密数字</h2></a>
<p>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:</p>
<p><span class="filename">Filename: src/main.rs</span></p>
<pre><code class="language-rust">extern crate rand;
use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
println!(&quot;Guess the number!&quot;);
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
println!(&quot;The secret number is: {}&quot;, secret_number);
println!(&quot;Please input your guess.&quot;);
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&amp;mut guess)
.expect(&quot;Failed to read line&quot;);
println!(&quot;You guessed: {}&quot;, guess);
match guess.cmp(&amp;secret_number) {
Ordering::Less =&gt; println!(&quot;Too small!&quot;),
Ordering::Greater =&gt; println!(&quot;Too big!&quot;),
Ordering::Equal =&gt; println!(&quot;You win!&quot;),
}
}
</code></pre>
<p><span class="caption">Listing 2-4: Handling the possible return values of
comparing two numbers</span></p>
<p>新代码的第一行是另一个 <code>use</code>,从标准库引入了一个叫做 <code>std::cmp::Ordering</code> 的类型。<code>Ordering</code> 是一个像 <code>Result</code> 一样的枚举,不过它的成员是 <code>Less</code><code>Greater</code><code>Equal</code>。这是你做比较时可能出现的三种结果。</p>
<p>接着,底部的五行新代码使用了 <code>Ordering</code> 类型:</p>
<pre><code class="language-rust">match guess.cmp(&amp;secret_number) {
Ordering::Less =&gt; println!(&quot;Too small!&quot;),
Ordering::Greater =&gt; println!(&quot;Too big!&quot;),
Ordering::Equal =&gt; println!(&quot;You win!&quot;),
}
</code></pre>
<p><code>cmp</code> 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 <code>guess</code><code>secret_number</code> 做比较,返回一个 <code>Ordering</code> 枚举的成员。再使用一个 <a href="ch06-02-match.html"><code>match</code></a><!-- ignore --> 表达式,根据枚举成员来决定接下来干什么。</p>
<p>一个 <code>match</code> 表达式由 <strong>分支arms</strong> 构成。一个分支包含一个 <strong>模式</strong><em>pattern</em>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 <code>match</code> 的值并挨个检查每个分支的模式。<code>match</code> 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。</p>
<p>让我们看看使用 <code>match</code> 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,<code>cmp</code> 方法会返回 <code>Ordering::Greater</code><code>match</code> 表达式得到该值,然后检查第一个分支的模式,<code>Ordering::Less</code><code>Ordering::Greater</code>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 <code>Ordering::Greater</code><strong>正确</strong>匹配!这个分支关联的动作被执行,在屏幕打印出 <code>Too big!</code><code>match</code> 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。</p>
<p>然而,列表 2-4 的代码并不能编译,可以尝试一下:</p>
<pre><code>$ cargo build
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
error[E0308]: mismatched types
--&gt; src/main.rs:23:21
|
23 | match guess.cmp(&amp;secret_number) {
| ^^^^^^^^^^^^^^ expected struct `std::string::String`, found integral variable
|
= note: expected type `&amp;std::string::String`
= note: found type `&amp;{integer}`
error: aborting due to previous error
Could not compile `guessing_game`.
</code></pre>
<p>错误的核心表明这里有<strong>不匹配的类型</strong><em>mismatched types</em>。Rust 有一个静态强类型系统,同时也有类型推断。当我们写出 <code>let guess = String::new()</code>Rust 推断出 <code>guess</code> 应该是一个<code>String</code>,不需要我们写出类型。另一方面,<code>secret_number</code>,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 <code>i32</code>32 位无符号数字 <code>u32</code>64 位数字 <code>i64</code> 等等。Rust 默认使用 <code>i32</code>,所以它是 <code>secret_number</code> 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。</p>
<p>所以我们必须把从输入中读取到的 <code>String</code> 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 <code>main</code> 函数体中增加如下两行代码来实现:</p>
<p><span class="filename">Filename: src/main.rs</span></p>
<pre><code class="language-rust">extern crate rand;
use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
println!(&quot;Guess the number!&quot;);
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
println!(&quot;The secret number is: {}&quot;, secret_number);
println!(&quot;Please input your guess.&quot;);
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&amp;mut guess)
.expect(&quot;Failed to read line&quot;);
let guess: u32 = guess.trim().parse()
.expect(&quot;Please type a number!&quot;);
println!(&quot;You guessed: {}&quot;, guess);
match guess.cmp(&amp;secret_number) {
Ordering::Less =&gt; println!(&quot;Too small!&quot;),
Ordering::Greater =&gt; println!(&quot;Too big!&quot;),
Ordering::Equal =&gt; println!(&quot;You win!&quot;),
}
}
</code></pre>
<p>这两行代码是:</p>
<pre><code class="language-rust">let guess: u32 = guess.trim().parse()
.expect(&quot;Please type a number!&quot;);
</code></pre>
<p>这里创建了一个叫做 <code>guess</code> 的变量。不过等等,不是已经有了一个叫做<code>guess</code>的变量了吗?确实如此,不过 Rust 允许<strong>遮盖</strong><em>shadow</em>),用一个新值来遮盖 <code>guess</code> 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 <code>guess</code> 变量的名字,而不是被迫创建两个不同变量,诸如 <code>guess_str</code><code>guess</code> 之类。(第三章会介绍 shadowing 的更多细节。)</p>
<p><code>guess</code> 被绑定到 <code>guess.trim().parse()</code> 表达式。表达式中的 <code>guess</code> 是包含输入的 <code>String</code> 类型。<code>String</code> 实例的 <code>trim</code> 方法会去除字符串开头和结尾的空白。<code>u32</code> 只能由数字字符转换,不过用户必须输入回车键才能让 <code>read_line</code> 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,<code>guess</code> 看起来像这样:<code>5\n</code><code>\n</code> 代表“换行”,回车键。<code>trim</code> 方法消除 <code>\n</code>,只留下<code>5</code></p>
<p><a href="https://doc.rust-lang.org/std/primitive.str.html#method.parse">字符串的<code>parse</code>方法</a><!-- ignore --> 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 <code>let guess: u32</code> 指定。<code>guess</code> 后面的冒号(<code>:</code>)告诉 Rust 我们指定了变量的类型。Rust 有一些内建的数字类型;<code>u32</code> 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 <code>u32</code> 注解以及与 <code>secret_number</code> 的比较,意味着 Rust 会推断出 <code>secret_number</code> 也是 <code>u32</code> 类型。现在可以使用相同类型比较两个值了!</p>
<p><code>parse</code> 调用可能产生错误。例如,字符串中包含 <code>A👍%</code>,就无法将其转换为一个数字。因此,<code>parse</code> 方法返回一个 <code>Result</code> 类型。像之前讨论的 <code>read_line</code> 方法,按部就班的用 <code>expect</code> 方法处理即可。如果 <code>parse</code> 不能从字符串生成一个数字,返回一个 <code>Result::Err</code> 时,<code>expect</code> 会使游戏崩溃并打印附带的信息。如果 <code>parse</code> 成功地将字符串转换为一个数字,它会返回 <code>Result::Ok</code>,然后 <code>expect</code> 会返回 <code>Ok</code> 中的数字。</p>
<p>现在让我们运行程序!</p>
<pre><code>$ 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!
</code></pre>
<p>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。</p>
<p>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!</p>
<a class="header" href="#使用循环来允许多次猜测" name="使用循环来允许多次猜测"><h2>使用循环来允许多次猜测</h2></a>
<p><code>loop</code> 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:</p>
<p><span class="filename">Filename: src/main.rs</span></p>
<pre><code class="language-rust">extern crate rand;
use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
println!(&quot;Guess the number!&quot;);
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
println!(&quot;The secret number is: {}&quot;, secret_number);
loop {
println!(&quot;Please input your guess.&quot;);
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&amp;mut guess)
.expect(&quot;Failed to read line&quot;);
let guess: u32 = guess.trim().parse()
.expect(&quot;Please type a number!&quot;);
println!(&quot;You guessed: {}&quot;, guess);
match guess.cmp(&amp;secret_number) {
Ordering::Less =&gt; println!(&quot;Too small!&quot;),
Ordering::Greater =&gt; println!(&quot;Too big!&quot;),
Ordering::Equal =&gt; println!(&quot;You win!&quot;),
}
}
}
</code></pre>
<p>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!</p>
<p>用户总能使用 <code>Ctrl-C</code> 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 <code>parse</code>: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:</p>
<pre><code>$ 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)
</code></pre>
<p>输入 <code>quit</code> 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。</p>
<a class="header" href="#猜测正确后退出" name="猜测正确后退出"><h3>猜测正确后退出</h3></a>
<p>让我们增加一个 <code>break</code>,在用户猜对时退出游戏:</p>
<p><span class="filename">Filename: src/main.rs</span></p>
<pre><code class="language-rust">extern crate rand;
use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
println!(&quot;Guess the number!&quot;);
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
println!(&quot;The secret number is: {}&quot;, secret_number);
loop {
println!(&quot;Please input your guess.&quot;);
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&amp;mut guess)
.expect(&quot;Failed to read line&quot;);
let guess: u32 = guess.trim().parse()
.expect(&quot;Please type a number!&quot;);
println!(&quot;You guessed: {}&quot;, guess);
match guess.cmp(&amp;secret_number) {
Ordering::Less =&gt; println!(&quot;Too small!&quot;),
Ordering::Greater =&gt; println!(&quot;Too big!&quot;),
Ordering::Equal =&gt; {
println!(&quot;You win!&quot;);
break;
}
}
}
}
</code></pre>
<p>通过在 <code>You win!</code> 之后增加一行 <code>break</code>,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 <code>main</code> 的最后一部分。</p>
<a class="header" href="#处理无效输入" name="处理无效输入"><h3>处理无效输入</h3></a>
<p>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 <code>guess</code><code>String</code> 转化为 <code>u32</code> 那部分代码来实现:</p>
<pre><code class="language-rust">let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
Ok(num) =&gt; num,
Err(_) =&gt; continue,
};
</code></pre>
<p><code>expect</code> 调用换成 <code>match</code> 语句,是从“立即崩溃”转到真正处理错误的惯用方法。须知 <code>parse</code> 返回一个 <code>Result</code> 类型,而 <code>Result</code> 是一个拥有 <code>Ok</code><code>Err</code> 成员的枚举。这里使用的 <code>match</code> 表达式,和之前处理 <code>cmp</code> 方法返回 <code>Ordering</code> 时用的一样。</p>
<p>如果 <code>parse</code> 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 <code>Ok</code>。这个 <code>Ok</code> 值与<code>match</code> 第一个分支的模式相匹配,该分支对应的动作返回 <code>Ok</code> 值中的数字 <code>num</code>,最后如愿变成新创建的 <code>guess</code> 变量。</p>
<p>如果 <code>parse</code> <em></em>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 <code>Err</code><code>Err</code> 值不能匹配第一个 <code>match</code> 分支的 <code>Ok(num)</code> 模式,但是会匹配第二个分支的 <code>Err(_)</code> 模式:<code>_</code> 是一个兜底值,用来匹配所有 <code>Err</code> 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,<code>continue</code> 意味着进入 <code>loop</code> 的下一次循环,请求另一个猜测。这样程序就忽略了 <code>parse</code> 可能遇到的所有错误!</p>
<p>现在万事俱备,只需运行 <code>cargo run</code></p>
<pre><code>$ 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!
</code></pre>
<p>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 <code>println!</code>。列表 2-5 为最终代码:</p>
<p><span class="filename">Filename: src/main.rs</span></p>
<pre><code class="language-rust">extern crate rand;
use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
println!(&quot;Guess the number!&quot;);
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
loop {
println!(&quot;Please input your guess.&quot;);
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&amp;mut guess)
.expect(&quot;Failed to read line&quot;);
let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
Ok(num) =&gt; num,
Err(_) =&gt; continue,
};
println!(&quot;You guessed: {}&quot;, guess);
match guess.cmp(&amp;secret_number) {
Ordering::Less =&gt; println!(&quot;Too small!&quot;),
Ordering::Greater =&gt; println!(&quot;Too big!&quot;),
Ordering::Equal =&gt; {
println!(&quot;You win!&quot;);
break;
}
}
}
}
</code></pre>
<p><span class="caption">Listing 2-5: Complete code of the guessing game</span></p>
<a class="header" href="#总结" name="总结"><h2>总结</h2></a>
<p>此时此刻,你顺利完成了猜猜看游戏!恭喜!</p>
<p>这是一个通过动手实践学习 Rust 新概念的项目:<code>let</code><code>match</code>、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。</p>
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