猜猜看

让我们学习一些 Rust！作为第一个项目，我们来实现一个经典新手编程问题：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 之间的随机数。它接着会提示猜一个数。当我们猜了一个数之后，它会告诉我们是太大了还是太小了。猜对了，它会祝贺我们。听起来如何？

让我们准备一个新项目。进入到项目目录。还记得之前如何创建的项目目录和Cargo.toml文件的吗？Cargo 有一个命令来做这些。让我们试试：

我们将项目名字传递给cargo new，然后用了--bin标记，因为要创建一个二进制文件，而不是一个库文件。

查看生成的Cargo.toml文件：

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

Cargo 从系统环境变量中获取这些信息。如果这不对，赶紧修改它。

最后，Cargo 为我们生成了一个“Hello, world!”。查看src/main.rs文件：

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

让我们编译 Cargo 为我们生成的项目：

$ cargo build
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
    Finished debug [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.53 secs

很好！再次打开你的src/main.rs文件。我们会将所有代码写在这个文件里。稍后我们会讲到多文件项目。

还记得上一章节讲到的run命令吗？让我们再次试试它：

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
    Finished debug [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0 secs
     Running `target/debug/guessing_game`
Hello, world!

很好！我们的小游戏恰恰是run命令大显身手的这类程序：我们需要在进行下一步之前快速测试每次迭代。

处理一次猜测

让我们开始吧！我们需要做的第一件事是让我们的玩家输入一个猜测。把这些放入你的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);
}

这有好多东西！让我们一点一点地过一遍。

use std::io;

我们需要获取用户输入，并接着打印结果作为输出。为此，我们需要标准库的io库。Rust 为所有程序只导入了很少一些东西，。如果它不在预先导入中，你将不得不直接use它。这还有第二个”prelude”,ioprelude，它也起到了类似的作用：你引入它，它引入一系列拥有的 IO 相关的库。

fn main() {

就像你之前见过的，main()是你程序的入口点。fn语法声明了一个新函数，()表明这里没有参数，而{开始了函数体。因为不包含返回类型，它假设是()，一个空的。

    println!("Guess the number!");
    println!("Please input your guess.");

我们之前学过println!()是一个在屏幕上打印字符串的。

    let mut guess = String::new();

现在我们遇到有意思的东西了！这一小行有很多内容。第一个我们需要注意到的是let语句，它用来创建“变量绑定”。它使用这个形式：

let foo = bar;

这会创建一个叫做foo的新绑定，并绑定它到bar这个值上。在很多语言中，这叫做一个“变量”，不过 Rust 的变量绑定暗藏玄机。

例如，它们默认是。这时为什么我们的例子使用了mut：它让一个绑定可变，而不是不可变。let并不从左手边获取一个名字，事实上它接受一个模式（pattern）。我们会在后面更多的使用模式。现在它使用起来非常简单：

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

噢，同时//会开始一个注释，直到这行的末尾。Rust 忽略中的任何内容。

那么现在我们知道了let mut guess会引入一个叫做guess的可变绑定，不过我们也必须看看=的右侧所绑定的内容：String::new()。

String是一个字符串类型，由标准库提供。String是一个可增长的，UTF-8编码的文本。

::new()语法用了::因为它是一个特定类型的”关联函数“。这就是说，它与String自身关联，而不是与一个特定的String实例关联。一些语言管这叫一个“静态方法”。

这个函数叫做new()，因为它创建了一个新的，空的String。你会在很多类型上找到new()函数，因为它是创建一些类型新值的通常名称。

让我们继续：

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

这稍微有点多！让我们一点一点来。第一行有两部分。这是第一部分：

io::stdin()

还记得我们如何在程序的第一行use std::io的吗？现在我们调用了一个与之相关的函数。如果我们不use std::io，那么我们就得写成std::stdin()。

这个特殊的函数返回一个指向你终端标准输入的句柄。更具体的，可参考。

下一部分将用这个句柄去获取用户输入：

这里，我们对我们的句柄调用了read_line()方法。就像关联函数，不过只在一个类型的特定实例上可用，而不是这个类型本身。我们也向read_line()传递了一个参数：&mut guess。

为什么read_line()会需要一个字符串的可变引用呢？它的工作是从标准输入获取用户输入，并把它放入一个字符串。所以它用字符串作为参数，为了可以增加输入，它必须是可变的。

不过我们还未完全看完这行代码。虽然它是单独的一行代码，但只是这个单独逻辑代码行的开头部分：

        .expect("Failed to read line");

当你用.foo()语法调用一个函数的时候，你可能会引入一个新行符或其它空白。这帮助我们拆分长的行。我们可以这么干：

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

不过这样会难以阅读。所以我们把它分开，3 行对应 3 个方法调用。我们已经谈论过了read_line()，不过expect()呢？好吧，我们已经提到过read_line()将用户输入放入我们传递给它的&mut String中。不过它也返回一个值：在这个例子中，一个io::Result。Rust的标准库中有很多叫做Result的类型：一个泛型，然后是子库的特殊版本，例如io::Result。

这个Result类型的作用是编码错误处理信息。Result类型的值，像任何（其它）类型，有定义在其上的方法。在这个例子中，io::Result有一个expect()方法获取调用它的值，而且如果它不是一个成功的值，并带有你传递给它的信息。这样的panic!会使我们的程序崩溃，显示（我们传递的）信息。

如果我们去掉这两个函数调用，我们的程序会编译通过，不过我们会得到一个警告：

$ cargo build
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
warning: unused result which must be used, #[warn(unused_must_use)] on by default
  --> src/main.rs:10:5
   |
10 |     io::stdin().read_line(&mut guess);
   |     ^
    Finished debug [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.42 secs

Rust警告我们我们并未使用Result的值。这个警告来自io::Result的一个特殊注解。Rust 尝试告诉你你并未处理一个可能的错误。阻止错误的正确方法是老实编写错误处理。幸运的是，如果我们只是想如果这有一个问题就崩溃的话，我们可以用这两个小方法。如果我们想从错误中恢复什么的，我们得做点别的，不过我们会把它留给接下来的项目。

这是我们第一个例子仅剩的一行：

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

这打印出我们保存输入的字符串。{}是一个占位符，所以我们传递guess作为一个参数。如果我们有多个{}，我们应该传递多个参数：

let x = 5;
let y = 10;
println!("x and y: {} and {}", x, y);

轻松加愉快。

总而言之，这只是一个观光。我们可以用cargo run运行代码：

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
    Finished debug [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.44 secs
     Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
Please input your guess.
6
You guessed: 6

好的！我们的第一部分完成了：我们可以从键盘获取输入，并把它打印回去。

接下来，我们要生成一个秘密数字。Rust标准库中还未包含随机数功能。然而，Rust 团队确实提供了一个rand crate。一个“包装箱”（crate）是一个 Rust 代码的包。我们已经构建了一个”二进制包装箱“，它是一个可执行文件。rand是一个”库包装箱“，它包含被认为应该被其它程序使用的代码。

使用外部包装箱是 Cargo 的亮点。在我们使用rand编写代码之前，我们需要修改我们的Cargo.toml。打开它，并在末尾增加这几行：

[dependencies]
rand = "0.3.0"

Cargo.toml的[dependencies]部分就像[package]部分：所有之后的东西都是它的一部分，直到下一个部分开始。Cargo使用依赖部分来知晓你用的外部包装箱的依赖，和你要求的版本。在这个例子中，我们用了0.3.0版本。Cargo理解，它是一个编写版本号的标准。像上面只有数字的版本事实上是^0.3.0的简写，代表“任何兼容 0.3.0 的版本”。如果你只想使用0.3.0版本，你可以使用rand = "=0.3.0"（注意那两个双引号）。我们也可以指定一个版本范围。Cargo文档包含更多细节。

现在，在不修改任何我们代码的情况下，让我们构建我们的项目：

$ cargo build
    Updating registry `https://github.com/rust-lang/crates.io-index`
 Downloading rand v0.3.14
 Downloading libc v0.2.17
   Compiling libc v0.2.17
   Compiling rand v0.3.14
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
    Finished debug [unoptimized + debuginfo] target(s) in 5.88 secs

（当然，你可能会看到不同的版本）

很多新的输出！现在我们有了一个外部依赖，Cargo 从记录中获取了所有东西的最新版本，它们是来自的一份拷贝。Crates.io 是 Rust 生态系统中人们发表开源 Rust 项目供他人使用的地方。

在更新了记录后，Cargo 检查我们的[dependencies]并下载任何我们还没有的东西。在这个例子中，虽然我们只说了我们要依赖rand，我们也获取了一份libc的拷贝。这是因为rand依赖libc工作。在下载了它们之后，它编译它们，然后接着编译我们的项目。

如果我们再次运行cargo build，我们会得到不同的输出：

$ cargo build
    Finished debug [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0 secs

没错，没有输出！Cargo 知道我们的项目被构建了，并且所有它的依赖也被构建了，所以没有理由再做一遍所有这些。没有事情做，它简单地退出了。如果我们再打开src/main.rs，做一个无所谓的修改，然后接着再保存，我们就会看到一行：

$ cargo build
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
    Finished debug [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.45 secs

所以，我们告诉Cargo我们需要任何0.3.x版本的rand，并且因此它获取在本文被编写时的最新版，v0.3.14。不过你瞧瞧当下一周，v0.3.15出来了，带有一个重要的 bug 修改吗？虽然 bug 修改很重要，不过如果0.3.15版本包含破坏我们代码的回归缺陷（regression）呢？

这个问题的回答是现在你会在你项目目录中找到的Cargo.lock。当你第一次构建你的项目的时候，Cargo 查明所有符合你的要求的版本，并接着把它们写到了Cargo.lock文件里。当你在未来构建你的项目的时候，Cargo 会注意到Cargo.lock的存在，并接着使用指定的版本而不是再次去做查明版本的所有工作。这让你有了一个可重复的自动构建。换句话说，我们会保持在0.3.8直到我们显式的升级，这对任何使用我们共享的代码的人同样有效，感谢锁文件。

当我们确实想要使用v0.3.15怎么办？Cargo 有另一个命令，update，它代表“忽略锁，搞清楚所有我们指定的最新版本。如果这能工作，将这些版本写入锁文件”。不过，默认，Cargo 只会寻找大于0.3.0小于0.4.0的版本。如果你想要移动到0.4.x，我们不得不直接更新Cargo.toml文件。当我们这么做，下一次我们cargo build，Cargo会更新索引并重新计算我们的rand要求。

关于Cargo和有很多东西要说，不过眼下，这是我们需要知道的一切。Cargo让重用库变得真正的简单，并且Rustacean们可以编写更小的由很多子包组装成的项目。

让我们真正的使用rand，这是我们的下一步：

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);
}

先修改第一行。现在它是extern crate rand。因为在[dependencies]声明了rand，我们可以用extern crate来让Rust知道我们正在使用它。这也等同于一个use rand;，所以我们可以通过rand::前缀使用rand包装箱中的一切。

下一步，我们增加了另一行use：use rand::Rng。我们一会将要使用一个方法，并且它要求Rng在作用域中才能工作。这个基本观点是：方法定义在一些叫做“特性（traits，也有译作特质）”的东西上面，而为了让方法能够工作，需要这个特性位于作用域中。关于更多细节，阅读trait部分。

这里还有两行我们增加的，在中间：

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
    println!("The secret number is: {}", secret_number);

第二行仅仅打印出了秘密数字，这在开发程序时做简单测试很有用。不过在最终版本中我们会删除它。在开始就打印出结果就没什么可玩的了！

尝试运行新程序几次：

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
    Finished debug [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.55 secs
     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

好的！接下来：让我们比较我们的猜测和秘密数字。

比较猜测

现在我们得到了用户输入，让我们比较我们的猜测和随机值。这是我们的下一步，虽然它还不能正常工作：

这有一些新东西。第一个是另一个use。我们带来了一个叫做std::Ordering类型到作用域中。接着，底部5行代码使用了它：

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

cmp()可以在任何能被比较的值上调用，并且它获取你想要比较的值的引用。它返回我们之前use的Ordering类型。我们使用一个语句来决定具体是哪种Ordering。Ordering是一个枚举（enum），它看起来像这样：

enum Foo {
    Bar,
    Baz,
}

通过这个定义，任何Foo可以是Foo::Bar或者Foo::Baz。我们用::来表明一个特定enum变量的命名空间。

枚举有3个可能的变量：Less，Equal和Greater。match语句获取类型的值，并让你为每个可能的值创建一个“分支”。因为有 3 种类型的Ordering，我们有 3 个分支：

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

如果它是Less，我们打印Too small!，如果它是Greater，Too big!，而如果Equal，You win!。match真的非常有用，并且在 Rust 中经常使用。

我确实提到过我们还不能正常运行，虽然。让我们试试：

$ cargo build
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/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
error: Could not compile `guessing_game`.
To learn more, run the command again with --verbose.

噢！这是一个大错误。它的核心是我们有“不匹配的类型”。Rust 有一个强大的静态类型系统。然而，它也有类型推断。当我们写let guess = String::new()，Rust能够推断出guess应该是一个String，并因此不需要我们写出类型。而我们的secret_number，这有很多类型可以有从1到100的值：i32，一个 32 位数，或者u32，一个无符号的32位值，或者i64，一个 64 位值。或者其它什么的。目前为止，这并不重要，所以 Rust 默认为i32。然而，这里，Rust 并不知道如何比较guess和secret_number。它们必须是相同的类型。最终，我们想要我们作为输入读到的String转换为一个真正的数字类型，来进行比较。我们可以用额外 3 行来搞定它。这是我们的新程序：

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!"),
    }
}

新的两行是：

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

稍等，我认为我们已经用过了一个guess？确实，不过 Rust 允许我们用新值“遮盖（shadow）”之前的guess。这在这种具体的情况中经常被用到，guess开始是一个String，不过我们想要把它转换为一个u32。遮盖（Shadowing）让我们重用guess名字，而不是强迫我们想出两个独特的像guess_str和guess，或者别的什么。

我们绑定guess到一个看起来像我们之前写的表达式：

guess.trim().parse()

这里，guess引用旧的guess，那个我们输入用到的String。String的trim()方法会去掉我们字符串开头和结尾的任何空格。这很重要，因为我们不得不按“回车”键来满足read_line()。这意味着如果输入5并按回车，guess看起来像这样：5\n。\n代表“新行”，回车键。trim()去掉这些，保留5给我们的字符串。字符串的parse()方法将字符串解析为一些类型的数字。因为它可以解析多种数字，我们需要给Rust一些提醒作为我们具体想要的数字的类型。因此，let guess: u32。guess后面的分号（:）告诉 Rust 我们要标注它的类型。u32是一个无符号的，32位整型。Rust 有，不过我们选择了u32。它是一个小正数的默认好选择。

就像read_line()，我们调用parse()可能产生一个错误。如果我们的字符串包含A?%?呢？并不能将它们转换成一个数字。为此，我们将做我们在read_line()时做的相同的事：使用expect()方法来在这里出现错误时崩溃。

让我们尝试下我们的程序！

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
    Finished debug [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.57 secs
     Running `target/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 58
Please input your guess.
  76
Too big!

很好！你可以看到我甚至在我的猜测前加上了空格，不过它仍然识别出我猜了 76。运行这个程序几次，并检测猜测正确的值，和小的值。

现在我们让游戏大体上能玩了，不过我们只能猜一次。让我们增加循环来改变它！

loop关键字给我们一个无限循环。让我们加上它：

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!"),
        }
    }
}

并试试看。不过稍等，难道我们仅仅加上一个无限循环吗？是的。记得我们我们关于parse()的讨论吗？如果我们给出一个非数字回答，明显我们会panic!并退出：

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
    Finished debug [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.58 secs
     Running `target/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 59
Please input your guess.
45
You guessed: 45
Too small!
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!'

啊哈！quit确实退出了。就像任何其它非数字输入。好吧，这至少不是最差的想法。首先，如果你赢得了游戏，那我们就真的退出它：

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!后增加break，我们将在你赢了后退出循环。退出循环也意味着退出程序，因为它是main()中最后的东西。我们仅仅需要再做一个小修改：当谁输入了一个非数字，我们并不想退出，我们就想忽略它。我们可以这么做：

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 = 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;
            }
        }
    }
}

这是改变了的行：

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

这是你如何大体上从“错误就崩溃”移动到“确实处理错误”，通过从expect()切换到一个match语句。parse()返回的Result就是一个像Ordering一样的枚举，不过在这个例子中，每个变量有一些数据与之相关：Ok是一个成功，而Err是一个失败。每一个都包含更多信息：成功的解析为整型，或一个错误类型。在这个例子中，我们match为Ok(num)，它设置了Ok内叫做num的值，接着在右侧返回它。在Err的情况下，我们并不关心它是什么类型的错误，所以我们仅仅使用_而不是一个名字。这忽略错误，并continue造成我们进行loop的下一次迭代。

现在应该搞定了！试试看：

狂拽炫酷！通过一个最后的修改，我们就完成了猜猜看游戏。你能想到它是什么吗？对了，我们并不想打印出秘密数字。它有利于测试，不过有点毁游（san）戏（guan）的味道。这是最终源码：

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;
            }
        }
    }

完成！

这第一个项目展示了：、match、方法、关联函数、使用外部包装箱等。

此刻，你成功地构建了猜猜看游戏！恭喜！

3.教程：猜猜看

猜猜看

处理一次猜测

比较猜测

完成！