c语言编写猜灯谜程序,Rust学习笔记#1：一个猜谜游戏小项目

在深刻探索Rust语法的细枝末节以前，先经过一个麻雀虽小但五脏俱全的小项目来总体把握Rust，这样能够避免迷失在细节的海洋中。咱们可能会经过这个小项目一会儿接触到不少新概念，但没必要惊慌，咱们只需浅尝辄止对这些概念有个印象便可。git

《TRPL》(Rustaceans对《The Rust Programming Language》的爱称)中就给出了一个经典的猜谜游戏的例子，咱们一块儿来学习它。编程

猜谜游戏：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，而后提示猜想是大了仍是小了。若是猜对了，它会打印祝贺信息并退出。安全

Rust如何管理项目

并非全部的代码都像hello_world.rs同样，一个文件就能够搞定。一个项目每每具备复杂的代码，咱们须要一种机制来管理这种复杂性，将一个项目切分红若干小部分，每一个部分再进行切分，层层抽象，直到达到人脑能够处理的规模。每种编程语言都有这样的机制，例如Java的package机制，Rust也不例外。编程语言

Rust用了两个概念来管理项目：一个是crate(项目)，一个是mod(模块)。模块是用于在crate内部进行分层和封装的机制，模块内部能够包含模块。函数

crate：能够简单理解为一个项目，crate是Rust中的独立编译单元(compile unit)，每一个crate对应生成一个库或者可执行文件。做为对比，咱们比较熟悉的C语言中，一个单独的.c文件和其全部的include文件组成一个编译单元，每一个.c生成一个.o，而后将这些.o连接起来生成可执行文件。

mod：能够简单理解为命名空间。mod能够嵌套(注意crate之间不能出现循环引用)，还能够控制内部元素的可见性。

说到可见性问题，在Rust中，元素默认都是私有的，用pub关键字修饰的才是公开的。公开和私有的访问权限规定以下：oop

若是一个元素是私有的，那么只有本模块内的元素以及它的子模块能够访问

若是一个元素是公开的，那么能够在本模块外的做用域访问它。

模块是一种抽象的概念，文件是承载这个概念的实体，可是模块和文件并非简单的一一对应关系。在一个crate内部建立mod的方式有下面三种：学习

在一个rs文件中建立内嵌模块，直接使用mod关键字便可。

独立的一个rs文件就是一个模块，文件名便是模块名。

一个文件夹也能够建立一个模块，文件夹内部要有一个xxx.rs文件，这个文件是这个模块的入口。必需要在这个xxx.rs中声明其子模块，不然子模块没法被当成这个项目的源码进行编译。

新建项目

cargo不只是Rust的包管理器，还能够用于建立项目。使用下列命令能够建立一个名为guessing_game的项目：优化

cargo new guessing_game --bin

注意，后面的--bin意味着咱们但愿项目生成的是可执行程序，若是但愿是library，则可使用--lib选项。ui

以上为在命令行中手工建立项目，在Clion中能够点击File->New Project后以下图填写，而后点击Create按钮：编码

项目结构

咱们可使用tree .命令或者直接在Clion中查看当前的文件夹结构，以下图所示：

src/main.rs：这是cargo自动生成的rs文件。还记得前面讲的crate和mod的概念吗？在这个项目中，guessing_game是crate，src文件夹是mod，main.rs是srcmod的入口。咱们能够在srcmod中建立子模块，但注意，这些子模块都要在main.rs中声明，不然没法参与编译。

.gitignore：这是git忽略文件，不懂其做用的同窗能够自行搜索。这里重点要说的是经过cargo new建立的项目自然就是一个git项目，这也印证了Rust对开源的拥护。

Cargo.toml：这是项目管理配置文件。TOML是一种很是简洁好用的配置文件格式，TOML是Tom's Obvious, Minimal Language的首字母缩写，这里的Tom是Github的联合创始人之一，感兴趣的同窗能够进一步自行了解TOML配置文件的写法。

Cargo.lock：该文件包含项目依赖项的确切信息，由Cargo维护，咱们无须关心它。

编译执行

在src/main.rs里cargo已经自动生成了输出Hello, world!的代码，咱们来运行一下它看可否正常输出。

插一句题外话，在你往后漫长的Rust编码生涯中，你会发现，你将在处理编译错误上耗费大量的时间。还记得吗，Rust 的一大特点是保证内存安全，这保证了Rust代码只要运行起来就几乎不会发生内存错误，这么诱人的效果的背后的代价就是，咱们要在编码时付出额外的努力。Rust为了保证内存安全设计了一套复杂的规则，这致使咱们的代码一不留神就会编译不过。因此，在你往后常常用的一个操做就是检查可否编译经过，而不是直接编译，由于直接编译还要作代码优化等会相对费时。可使用下列命令检查编译错误：

cargo check

在Clion中须要新加一个Configuration来执行cargo check命令，以下图所示：

确保cargo check经过后，能够执行cargo build来执行编译。编译后会产生一个target文件夹，在target/debug下会有一个和crate同名的可执行文件。但通常为了方便，能够直接执行cargo run，这条命令等价于先编译后执行。下图是执行cargo run后Clion的控制台输出：

猜谜游戏

在完成了项目搭建后，接下来就要开始猜谜游戏的代码编写了，我将它们分红六部分：建立变量、输入、输出、错误处理、随机数生成、完整代码。

建立变量

使用let语句建立变量，须要注意的是，在Rust中，变量默认是不可变的，能够在变量名前使用mut来使得变量可变：

let a = 5; // 不可变

let mut b = 10; // 可变

在上面的let语句中，咱们并无显示声明变量的类型，但这并不表明Rust是动态类型的，Rust仍然是静态类型的，只不过Rust有一个能够经过上下文推断类型的强大编译器。

输出

咱们早已在hello_world.rs中见识过了最基本的输出方式：

println!("Hello, world!");

须要注意的是，这里的println!是一个宏，而非一个函数，println后面的感叹号就是宏的标志。Rust中的宏与C/C++中的宏是彻底不同的东西，简单说，能够把它理解为一种安全版的编译期语法扩展。这里之因此使用输出宏而非函数，是由于标准输出宏能够完成编译期格式检查，更加安全。

若是须要输出某个变量的值，可使用占位符{}，例如：

let x = 0;

let y = 10;

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

其输出结果为：

x = 0 and y = 10

输入

为了从控制台中获取用户的输入，须要使用标准库std::io。使用use语句将该库引入当前做用域：

use std::io;

咱们可使用io库中的函数stdin：

let mut guess = String::new(); // 建立一个字符串类型的可变变量

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

stdin函数返回一个std::io::Stdin的实例，这表明终端标准输入句柄的类型。而后调用read_line方法，能够从标准输入中读取一行并存入到guess变量中去。&表示这是一个引用，这是一个复杂的特性，咱们如今无须了解它。

读取用户输入后，咱们须要判断用户是否正确输入了数字。String类型带有处理字符串处理的一些方法：

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

字符串的 parse方法将字符串解析成数字。由于这个方法能够解析多种数字类型，所以须要告诉 Rust 具体的数字类型，这里经过 let guess: u32 指定。guess后的冒号:告诉 Rust 咱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。trim方法用于消除回车空格等符号。

错误处理

上一小节代码中还有一个expect没有分析，而这就涉及到Rust中的错误处理机制了。read_line的返回值类型是io::Result，它是Result类型在io模块的特化版本。Result是枚举类型，其成员为Ok和Err，Ok 成员表示操做成功，内部包含成功时产生的值。Err成员则意味着操做失败，而且包含失败的来龙去脉。

Result类型的做用是编码错误处理信息。Result类型像其余类型同样，拥有定义于其上的方法。io::Result的实例拥有expect方法。若是 io::Result实例的值是 Err，expect 会致使程序崩溃，并打印参数传递给 expect的信息。若是io::Result实例的值是 Ok，expect会获取 Ok中的值并返回。在本例中，这个值是用户输入到标准输入中的字节数。

随机数生成

猜谜游戏须要可以自动生成随机数。Rust标准库中还没有包含随机数功能，但咱们能够经过引入外部crate来得到随机数功能。还记得Rust的官方开源仓库吗，那里但是有不少宝贝的。打开https://crates.io/，在搜索框中键入rand来搜索具备随机数功能的crate，出来的第一个结果就是咱们须要的crate。

如今咱们将这个库引入到咱们的项目中。打开Cargo.toml，在[dependencies]下添加：

[dependencies]

rand = "0.8.3"

[dependencies] 告诉 Cargo 本项目依赖了哪些外部 crate 及其版本。

下面使用rand库来产生随机数。首先，使用use语句引入rand，use rand::Rng;。而后调用下列函数产生一个1和100之间的数：

let number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

完整代码

猜谜游戏的完整代码以下。

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..=100);

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;

}

}

}

}

其中，涉及控制流操做的loop、match、continue、break等语法，你们应当可以望文生义。对于这个完整代码，你们可以阅读并知道每一行干了啥便可，没必要纠结于语法细节。

猜谜游戏运行结果以下：

参考文献

《The Rust Programming Language》

《Rust编程之道》张汉东

《深刻浅出Rust》范长春