Język Programowania Rust

Witaj, świecie!

Ponieważ Rust jest już zainstalowany, napiszmy pierwszy program. Przy poznawaniu nowego języka tradycją stało się tworzenie krótkiego programu, który wyświetla na ekranie tekst „Witaj, świecie! (ang. „Hello World!”). Postąpimy tu tak samo.

Uwaga: Książka zakłada u czytelnika podstawową znajomość wiersza poleceń. Sam Rust nie wymaga konkretnego edytora, narzędzi czy też miejsca, gdzie zapisany jest kod, więc jeśli preferujesz używanie zintegrowanego środowiska programistycznego zamiast wiersza poleceń, masz do tego pełne prawo. Wiele IDE obsługuje Rusta w pewnym stopniu - możesz sprawdzić dokumentację swojego IDE, aby uzyskać szczegóły. Zespół Rusta ostatnio zadbał o obsługę języka w niektórych IDE dzięki rust-analyzer. Więcej szczegółów zawiera Dodatek D.

Tworzenie katalogu projektu

W pierwszej kolejności utwórz katalog, w którym umieścisz swój kod. Rust w żaden sposób nie narzuca lokalizacji dla kodu, ale dla potrzeb niniejszej książki sugerujemy utworzenie katalogu projects w katalogu domowym i przechowywanie tam wszystkich swoich programów.

Otwórz terminal i wprowadź następujące polecenia, aby utworzyć katalog projects, w którym umieścimy kolejny, pod projekt „Witaj, świecie!”:

Pod Linuksem, macOS, lub w PowerShell pod Windowsem, wpisz to:

$ mkdir ~/projects
$ cd ~/projects
$ mkdir hello_world
$ cd hello_world

W Windows CMD, wpisz to:

> mkdir %USERPROFILE%\projects
> cd /d %USERPROFILE%\projects
> mkdir hello_world
> cd hello_world

Pisanie i uruchamianie programu w Ruście

Następnie utwórz nowy plik źródłowy i nazwij go main.rs. Pliki języka Rust zawsze zakończone są rozszerzeniem .rs. Jeśli w nazwie pliku znajduje się więcej niż jedno słowo, użyj znaku podkreślenia jako separatora. Na przykład, hello_world.rs zamiast helloworld.rs.

Otwórz plik main.rs, który właśnie utworzyłeś i wprowadź kod podany w Listingu 1-1:

Plik: main.rs

fn main() {
    println!("Witaj, świecie!");
}

Listing 1-1: Program wyświetlający „Witaj, świecie!”

Zapisz plik i wróć do okna terminala w katalogu ~/projects/hello_world. Pod Linuksem lub macOS, wprowadź podane polecenia, żeby skompilować i uruchomić program:

$ rustc main.rs
$ ./main
Witaj, świecie!

Pod Windowsem, uruchom .\main.exe zamiast ./main.

> rustc main.rs
> .\main.exe
Witaj, świecie!

Bez względu na posiadany system operacyjny, powinieneś/powinnaś zobaczyć w oknie terminala wyświetlony tekst Witaj, świecie!. Jeśli nic takiego nie widzisz, zajrzyj do sekcji „Rozwiązywanie problemów” w rozdziale poświęconym instalacji, po sposoby na otrzymanie pomocy.

Jeśli widzisz tekst Witaj, świecie!, to gratulacje! Właśnie oficjalnie napisałeś program w Ruście, a to czyni z ciebie programistę Rusta - Witaj!

Anatomia programu w Ruście

Przyjrzyjmy się teraz dokładnie, co właściwie dzieje się w twoim programie „Witaj, świecie!”. Oto pierwsza część układanki:

fn main() {

}

Powyższe linie definiują w Ruście funkcję. Funkcja main jest szczególna: to pierwsza rzecz, która wykonuje się w każdym programie napisanym w Ruście. Pierwsza linia deklaruje funkcję o nazwie main, która nie przyjmuje argumentów oraz niczego nie zwraca. Gdyby funkcja przyjmowała jakieś argumenty, ich nazwy umieszczone byłyby w nawiasach, ().

Zwróć też uwagę, że ciało funkcji otoczone jest nawiasami klamrowymi, {}. Rust wymaga tych znaków wokół ciał wszystkich funkcji. Za dobry styl uważa się umieszczenie klamry otwierającej w tej samej linii, co deklaracja funkcji i oddzielenie jej od poprzedzającego kodu jedną spacją.

Uwaga: Jeśli chcesz trzymać się ściśle standardowego stylu używanego w Rustowych projektach, możesz użyć rustfmt -- narzędzia do automatycznego formatowania kodu do konkretnego stylu (więcej o rustfmt jest w Dodatku D). Programu zawarty jest w standardowej dystrybucji Rusta, tak jak rustc, więc rustfmt prawdopodobnie już zainstalowany na twoim komputerze!

Wewnątrz funkcji main mamy następujący kod:

#![allow(unused)]
fn main() {
    println!("Witaj, świecie!");
}

Ta linia wykonuje całą robotę w naszym krótkim programie: wyświetla tekst na ekranie. Należy tu zwrócić uwagę na cztery szczegóły.

Po pierwsze, wcięcie tekstu w Ruście składa się z czterech spacji, a nie z tabulatora.

Po drugie, println! wywołuje w Ruście makro. Gdyby wywoływana była funkcja, wpisana byłaby jako println (bez !). Makra będą szerzej opisane w rozdziale 19. Jedyne, co musisz wiedzieć teraz, to to, że użycie ! wywołuje makro zamiast zwykłej funkcji i że makra nie zawsze podlegają tym samym regułą co funkcje.

Po trzecie, w programie widzimy łańcuch znaków (string) "Witaj, świecie!". Przekazujemy go jako argument do println!, którego ostatecznym efektem jest wyświetlenie łańcucha na ekranie.

Po czwarte, linia zakończona jest średnikiem (;), który oznacza, że bieżące wyrażenie jest zakończone i można zacząć kolejne. Większość linii w Ruście kończy się znakiem średnika.

Kompilacja i uruchomienie to oddzielne kroki

Przed momentem uruchomiliśmy nowo napisany program. Zbadajmy teraz kolejno każdy poprzedzający ten moment etap.

Zanim uruchomisz program w Ruście, należy go skompilować kompilatorem Rusta, wprowadzając polecenie rustc i przekazując do niego jako argument nazwę pliku źródłowego. Wygląda to tak:

$ rustc main.rs

Jeśli masz doświadczenie w C lub C++, zauważysz, że jest to podobne do wywoływania gcc lub clang. Po udanej kompilacji, Rust tworzy binarny plik wykonywalny.

Pod Linuksem, macOS lub w PowerShell pod Windowsem możesz sprawdzić obecność pliku wykonywalnego używając w terminalu polecenia ls:

$ ls
main  main.rs

W przypadku Linuksa i macOS zobaczysz dwa pliki. PowerShell pod Windowsem wyświetli trzy pliki - te same, które wyświetliłby CMD. W CMD pod Windowsem możesz wpisać:

> dir /B %= opcja /B powoduje wyświetlenie jedynie nazw plików =%
main.exe
main.pdb
main.rs

To potwierdza obecność kodu źródłowego z rozszerzeniem .rs, programu wykonywalnego (main.exe pod Windowsem, main wszędzie indziej), a także, w przypadku Windowsa, pliku z rozszerzeniem .pdb zawierającego informacje debugujące. Wszystko, co pozostało do zrobienia, to uruchomienie pliku main lub main.exe, w taki sposób:

$ ./main # lub .\main.exe pod Windowsem

Jeżeli main.rs jest twoim programem „Witaj, świecie!”, wyświetli to w oknie terminala tekst Witaj, świecie!.

Jeśli jesteś doświadczony w językach dynamicznych, takich jak Ruby, Python lub JavaScript, możesz nie być przyzwyczajony do traktowania kompilacji i uruchomienia programu jako oddzielnych kroków. Rust jest językiem kompilowanym z wyprzedzeniem, co oznacza, że możesz skompilować program i dać go komuś, kto uruchomi go nawet nie mając zainstalowanego Rusta. Jeśli natomiast dasz komuś plik .rb, .py lub .js, odbiorca musi mieć zainstalowane odpowiednio implementacje Ruby, Pythona lub JavaScript. Jednak w tych językach jedna komenda wystarczy, aby jednocześnie skompilować i uruchomić program. Wszystko jest kompromisem w konstrukcji danego języka.

Kompilacja poprzez rustc jest wystarczająca dla prostych programów, ale w miarę rozrastania się twojego projektu, odczujesz potrzebę zarządzania wszystkimi dostępnymi w nim opcjami i ułatwienia dzielenia się kodem. W dalszym ciągu przedstawimy narzędzie zwane Cargo, które pomoże ci w pisaniu prawdziwych programów w Ruście.