K60至尊版狂暴引擎2.0加持：超177萬(wàn)跑分?jǐn)孬@性能第一
Redmi的后性能時(shí)代戰(zhàn)略發(fā)布會(huì)今天下午如期舉辦，在本次發(fā)布會(huì)上，Redmi公布了多項(xiàng)關(guān)于和聯(lián)發(fā)科的深度合作，以及新機(jī)K60 Ultra在軟件和硬件方面的特性，例如：“K60 至尊版，雙芯旗艦
經(jīng)過(guò)上一章[1]的學(xué)習(xí)，我想現(xiàn)在你已經(jīng)成功安裝好一個(gè)Rust開(kāi)發(fā)環(huán)境了，是時(shí)候擼起袖子開(kāi)始寫(xiě)Rust代碼了！
程序員這個(gè)歷史并不算悠久的行當(dāng)，卻有著一個(gè)歷史悠久的傳統(tǒng)，那就是每種編程語(yǔ)言都將一個(gè)名為“hello, world”的示例作為這門(mén)語(yǔ)言學(xué)習(xí)的第一個(gè)例子，這個(gè)傳統(tǒng)始于20世紀(jì)70年代那本大名鼎鼎的由布萊恩·科尼根（Brian W. Kernighan）與C語(yǔ)言之父丹尼斯·里奇（Dennis M. Ritchie）合著的《C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》。
圖片
在這一章中，我們也將遵從傳統(tǒng)，從編寫(xiě)和運(yùn)行一個(gè)可以打印出“hello, world”的Rust示例程序開(kāi)始我們正式的Rust編碼之旅。我希望通過(guò)這個(gè)示例程序你能夠?qū)ust程序結(jié)構(gòu)有一個(gè)直觀且清晰的認(rèn)識(shí)。
“Hello, World”是一門(mén)編程語(yǔ)言的最簡(jiǎn)單示例的表達(dá)形式。在Go中，我們可以像下面這樣編寫(xiě)Go版本的Hello, World程序：
package mainfunc main() { println("Hello, World!")}為了簡(jiǎn)單，我們甚至沒(méi)有使用fmt包的Printf系列函數(shù)（這樣就可以減少一行導(dǎo)入包的語(yǔ)句），而是用了內(nèi)置函數(shù)println來(lái)完成將“Hello, World”輸出到控制臺(tái)（更準(zhǔn)確的說(shuō)是標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤(stderr)）的任務(wù)。
Rust版本的Hello, World可以比Go還要簡(jiǎn)潔，我們?cè)谝粋€(gè)目錄下（比如rust-guide-for-gopher/helloworld/rustc）創(chuàng)建一個(gè)hello_world.rs的文件。哦，沒(méi)錯(cuò)！rust的源碼文件都是以.rs作為源文件擴(kuò)展名的。并且對(duì)于多個(gè)單詞構(gòu)成的文件名，rust的慣例是采用全小寫(xiě)單詞+下劃線連接的方式命名。這個(gè)hello_world.rs文件的內(nèi)容如下：
fn main() { println!("Hello, World!");}相比于Go在每個(gè)源文件中都要使用package指定該文件歸屬的包名，Rust無(wú)需這樣的一行。和Go一樣，這里的main是函數(shù)，所有可執(zhí)行的Rust程序都必須有一個(gè)main函數(shù)，它是Rust程序的入口函數(shù)。和Go使用func函數(shù)聲明函數(shù)不同，Rust聲明函數(shù)的關(guān)鍵字為fn。在這個(gè)main函數(shù)中，我們調(diào)用println!將“Hello, World!”輸出到控制臺(tái)上。
不過(guò)，和Go內(nèi)置的println函數(shù)不同的是，這里的println!并非是一個(gè)函數(shù)，而是一個(gè)**Rust宏(macro)**。
如果你只是學(xué)過(guò)Go，而沒(méi)有學(xué)過(guò)C/C++語(yǔ)言，你甚至都不會(huì)知道宏(macro)是什么。在Rust中，宏是一種用于代碼生成和轉(zhuǎn)換的元編程工具。宏允許你在編譯時(shí)根據(jù)一定的模式或規(guī)則來(lái)擴(kuò)展代碼。Rust宏分為聲明宏（Declarative Macros）和過(guò)程宏（Procedural Macros）。println!就屬于聲明宏，它由macro_rules! 宏定義，我們?cè)赗ust標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的源碼中可以看到其定義：
// $(rustc --print sysroot)/lib/rustlib/src/rust/library/std/src/macros.rs#[macro_export]#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]#[cfg_attr(not(test), rustc_diagnostic_item = "println_macro")]#[allow_internal_unstable(print_internals, format_args_nl)]macro_rules! println { () => { $crate::print!("/n") }; ($($arg:tt)*) => {{ $crate::io::_print($crate::format_args_nl!($($arg)*)); }};}在Rust源碼編譯過(guò)程中，聲明宏是在最開(kāi)始的預(yù)處理階段進(jìn)行擴(kuò)展的，我們也可以通過(guò)nightly版的rustc命令來(lái)查看println!宏展開(kāi)后的結(jié)果(-Z選項(xiàng)只能在nightly版本中使用)：
$rustc +nightly-2022-07-14-x86_64-apple-darwin -Zunpretty=expanded hello_world.rs#![feature(prelude_import)]#![no_std]#[prelude_import]use ::std::prelude::rust_2015::*;#[macro_use]extern crate std;fn main() { { ::std::io::_print(::core::fmt::Arguments::new_v1(&["Hello, World!/n"], &[])); };}我們看到：println!宏被替換為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)下的函數(shù)(_print)的調(diào)用。btw，到這里，你可能和我一樣，看不懂println!展開(kāi)后的代碼，沒(méi)關(guān)系，我們后續(xù)會(huì)逐步學(xué)習(xí)并掌握這些語(yǔ)法的。此外，宏是Rust的高級(jí)特性，這里也不展開(kāi)說(shuō)了。
另外一個(gè)和Go在語(yǔ)法上有所不同的是，Rust在每行語(yǔ)句后面都要顯式使用分號(hào)，對(duì)于Gopher而言，這個(gè)很容易遺忘。
接下來(lái)，我們來(lái)編譯和運(yùn)行一下這個(gè)Rust版的Hello，World!，編譯運(yùn)行Rust代碼的最簡(jiǎn)單方法就是通過(guò)rustc編譯器將rust源碼文件編譯為可執(zhí)行程序：
$rustc hello_world.rs$lshello_world* hello_world.rs我們看到，示例通過(guò)調(diào)用rustc將hello_world.rs編譯為了hello_world可執(zhí)行文件。
運(yùn)行rustc編譯后的可執(zhí)行文件將得到下面輸出結(jié)果：
$./hello_worldHello, World!我們看到"Hello, World!"被打印到控制臺(tái)。
如果覺(jué)得默認(rèn)編譯出的hello_world文件名字較長(zhǎng)，我們也可以像go build -o那樣指定rustc編譯后得到的目標(biāo)可執(zhí)行文件的名字，下面的命令通過(guò)-o選項(xiàng)將編譯后的程序命名為hello：
$rustc -o hello hello_world.rsrustc編譯出來(lái)的二進(jìn)制文件size并不大，僅有400多KB（而Go默認(rèn)構(gòu)建的Hello, World!有1.3MB，在我的macOS上）：
$ls -lhtotal 856-rwxr-xr-x 1 tonybai staff 423K 4 20 17:56 hello_world*我們還可以通過(guò)去掉symbols的方式繼續(xù)讓其“瘦身”到不到300KB(通過(guò)go build -ldflags="-s -w" helloworld.go去除符號(hào)表和調(diào)試信息的Go二進(jìn)制程序還有近900K的大小)：
$rustc -C strip=symbols hello_world.rs $ll -htotal 608-rwxr-xr-x 1 tonybai staff 297K 4 20 17:57 hello_world*上面的"Hello, World"程序雖然足夠簡(jiǎn)單，也能夠運(yùn)行，但對(duì)于初學(xué)者而言，它有兩個(gè)“不足”：一來(lái)這個(gè)例子的確“太簡(jiǎn)單”，簡(jiǎn)單到無(wú)法充分展示單個(gè)Rust源碼文件的結(jié)構(gòu)；二來(lái)這個(gè)示例只使用了一個(gè)單個(gè)源文件，與實(shí)際開(kāi)發(fā)中那種由多個(gè)文件組成的Rust實(shí)用工程有差別，同樣無(wú)法幫助我們理解實(shí)用性的Rust工程的結(jié)構(gòu)。
為了更好地理解Rust工程與單個(gè)源文件的構(gòu)成，我們將編寫(xiě)一個(gè)稍微復(fù)雜一點(diǎn)的版本，它將使用Rust的構(gòu)建管理工具cargo建立，并使用Rust標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的std::io模塊進(jìn)行輸入/輸出操作。
在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，Rust程序通常由多個(gè)源文件組成，并使用Cargo作為構(gòu)建系統(tǒng)和包管理器。Cargo可以幫助我們管理項(xiàng)目的源代碼、依賴庫(kù)、構(gòu)建任務(wù)等。下面我們就來(lái)創(chuàng)建一個(gè)使用Cargo的"Hello, World"。
我們?cè)谝粋€(gè)目錄下（比如：rust-guide-for-gopher/helloworld/cargo）執(zhí)行下面命令來(lái)創(chuàng)建hello_world：
$cargo new hello_world Created binary (application) `hello_world` packagecargo默認(rèn)創(chuàng)建了一個(gè)binary（application）類型的rust package，我們來(lái)看看初始情況下這個(gè)rust package下都有哪些內(nèi)容：
$tree hello_world hello_world├── Cargo.toml└── src └── main.rs1 directory, 2 files其中，Cargo.toml是Rust包的清單(manifest)文件。它包含有關(guān)包及其依賴項(xiàng)的元數(shù)據(jù)。以下是上面Cargo.toml文件的全部?jī)?nèi)容：
// Cargo.toml[package]name = "hello_world"version = "0.1.0"edition = "2021"# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html[dependencies]其中package下面的字段含義如下：
dependencies下面則是會(huì)記錄該package對(duì)第三方依賴的情況，這個(gè)示例中并無(wú)三方依賴，因此這里為空。
我們的代碼放在了src目錄下，這也是rust包的標(biāo)準(zhǔn)布局。為了更好地理解Rust程序的構(gòu)成，我們將編寫(xiě)一個(gè)稍微復(fù)雜一點(diǎn)的Hello, World!版本，它使用Rust標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的std::io模塊進(jìn)行輸入/輸出操作：
// rust-guide-for-gopher/helloworld/cargo/hello_world/src/main.rsuse std::io;use std::io::Write;fn main() { let mut output = io::stdout(); output.write(b"Hello, World!").unwrap(); output.flush().unwrap();}這個(gè)Rust的"Hello, World"程序展示了一個(gè)典型的Rust源文件結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)入語(yǔ)句、主函數(shù)定義以及一系列的方法調(diào)用。它演示了如何使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的io模塊來(lái)向標(biāo)準(zhǔn)輸出流打印"Hello, World!"。下面是對(duì)其程序結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單總結(jié)：
源文件在最開(kāi)始處使用use std::io; 和use std::io::Write;這兩行導(dǎo)入了標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的io模塊及其Write trait。這樣程序就可以在后面的代碼中直接使用io和Write，而無(wú)需完整地寫(xiě)出它們的命名空間。這里我們先不用關(guān)心trait是什么，你大可將其理解為和Go interface差不多的語(yǔ)法元素就行了。
main定義了程序的入口點(diǎn)。Rust 程序從main函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行。
let mut output = io::stdout(); 這行代碼創(chuàng)建了一個(gè)可變變量output，它綁定到了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輸出流（stdout）。mut關(guān)鍵字表示該變量是可變的，可以在后續(xù)代碼中修改它的值。關(guān)于變量以及綁定，我們?cè)诤竺嬗袑ｉT(mén)的章節(jié)說(shuō)明。這里要注意的是，和Go變量不同的是，Rust中的變量默認(rèn)是不可變的，只有顯式用mut聲明的變量才是可變的。
output.write(b"Hello, World!").unwrap(); 調(diào)用了output的write方法，傳遞了一個(gè)字節(jié)串作為參數(shù)。該方法用于將字節(jié)寫(xiě)入輸出流。unwrap方法用于處理方法調(diào)用可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤，它在這里表示“我相信這個(gè)方法調(diào)用會(huì)成功，如果不成功，就讓程序 panic”。同理，output.flush().unwrap()也是這樣的。關(guān)于錯(cuò)誤以及異常處理的話題，我們會(huì)在后面進(jìn)行專題性學(xué)習(xí)。
理解了源碼后，我們來(lái)編譯和運(yùn)行一下這個(gè)程序，這次我們不再使用rustc，而是用cargo來(lái)實(shí)現(xiàn)。
要構(gòu)建上面的示例程序，我們只需在項(xiàng)目根目錄下運(yùn)行下面命令:
$cargo build Compiling hello_world v0.1.0 (/Users/tonybai/Go/src/github.com/bigwhite/experiments/rust-guide-for-gopher/helloworld/cargo/hello_world) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.23s構(gòu)建成功后，我們?cè)賮?lái)查看一下當(dāng)前項(xiàng)目下的結(jié)構(gòu)變化：
$tree -F.├── Cargo.lock├── Cargo.toml├── src/│ └── main.rs└── target/ ├── CACHEDIR.TAG └── debug/ ├── build/ ├── deps/ │ ├── hello_world-07284f5d84374479* │ ├── hello_world-07284f5d84374479.1atc14vk0u28taij.rcgu.o │ ├── hello_world-07284f5d84374479.1bu89c2i9mazzqif.rcgu.o │ ├── hello_world-07284f5d84374479.26e3nxhmk9lhy9zy.rcgu.o │ ├── hello_world-07284f5d84374479.29l81xyv0i4g8s88.rcgu.o │ ├── hello_world-07284f5d84374479.41i7ln85cwseljfw.rcgu.o │ ├── hello_world-07284f5d84374479.4iz3ubiqrvegnjdp.rcgu.o │ ├── hello_world-07284f5d84374479.53vu8cjirf8g6rnw.rcgu.o │ ├── hello_world-07284f5d84374479.5f6ye0ayl23rccqv.rcgu.o │ └── hello_world-07284f5d84374479.d ├── examples/ ├── hello_world* ├── hello_world.d └── incremental/ └── hello_world-16yuztatbr0vh/ ├── s-gvfwmugno5-1gy801r-1i2g78r4nmg489ix0nuktmqgb/ │ ├── 1atc14vk0u28taij.o │ ├── 1bu89c2i9mazzqif.o │ ├── 26e3nxhmk9lhy9zy.o │ ├── 29l81xyv0i4g8s88.o │ ├── 41i7ln85cwseljfw.o │ ├── 4iz3ubiqrvegnjdp.o │ ├── 53vu8cjirf8g6rnw.o │ ├── 5f6ye0ayl23rccqv.o │ ├── dep-graph.bin │ ├── query-cache.bin │ └── work-products.bin └── s-gvfwmugno5-1gy801r.lock*9 directories, 28 files我們看到cargo build執(zhí)行后，項(xiàng)目下多出了好多目錄和文件。這些目錄和文件都是做什么的呢？我們挑選主要的來(lái)看一下。
Cargo的鎖定文件，用于記錄每個(gè)依賴項(xiàng)的確切版本號(hào)，以保證構(gòu)建的可重復(fù)性。
這個(gè)示例中由于沒(méi)有使用第三方依賴，這個(gè)Cargo.lock文件中的內(nèi)容不具典型性：
# This file is automatically @generated by Cargo.# It is not intended for manual editing.version = 3[[package]]name = "hello_world"version = "0.1.0"另外Cargo.lock文件完全由cargo自動(dòng)管理，開(kāi)發(fā)人員不需要也不應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)修改。
存放構(gòu)建輸出的目錄，用于存儲(chǔ)編譯后的目標(biāo)文件和可執(zhí)行文件。
用于標(biāo)記target目錄為一個(gè)緩存目錄的文件。它的內(nèi)容如下：
$cat CACHEDIR.TAG Signature: 8a477f597d28d172789f06886806bc55# This file is a cache directory tag created by cargo.# For information about cache directory tags see https://bford.info/cachedir/這是一個(gè)符合Cache Directory Tagging Specification[2]的Tag文件。
調(diào)試模式下的構(gòu)建輸出目錄，存儲(chǔ)生成的可執(zhí)行文件和相關(guān)文件。
增量編譯的目錄，用于存儲(chǔ)增量編譯過(guò)程中的臨時(shí)文件和緩存。
Rust編譯過(guò)程緩慢，這個(gè)對(duì)比Go簡(jiǎn)直就是地下天上。在日常開(kāi)發(fā)中，基于增量編譯的文件進(jìn)行增量構(gòu)建可以大幅縮短編譯時(shí)間。
編譯過(guò)程中生成的臨時(shí)構(gòu)建文件的目錄。
存儲(chǔ)編譯生成的目標(biāo)文件（.o 文件）和相關(guān)的依賴項(xiàng)。
調(diào)試模式下生成的可執(zhí)行文件。
與hello_world相關(guān)的依賴關(guān)系信息的文件。
執(zhí)行debug目錄下的hello_world將得到如下輸出：
$./target/debug/hello_world Hello, World!在Go中我們可以使用go run來(lái)直接編譯和運(yùn)行Go源碼文件，cargo也提供了該功能，我們?cè)陧?xiàng)目根目錄下運(yùn)行cargo run也可以編譯和執(zhí)行hello_world：
$cargo run Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.05s Running `target/debug/hello_world`Hello, World!無(wú)論是cargo run還是cargo build，默認(rèn)構(gòu)建的都是debug版本的可執(zhí)行程序，程序中包含大量符號(hào)信息和調(diào)試信息，并且其優(yōu)化級(jí)別也不是很高。發(fā)布到生產(chǎn)環(huán)境的程序應(yīng)該是release模式下的，通過(guò)--release參數(shù)，我們可以構(gòu)建release版本的可執(zhí)行程序：
$cargo build --release Compiling hello_world v0.1.0 (/Users/tonybai/Go/src/github.com/bigwhite/experiments/rust-guide-for-gopher/helloworld/cargo/hello_world) Finished release [optimized] target(s) in 1.06s構(gòu)建后，target目錄下會(huì)多出一個(gè)release目錄，其下面的內(nèi)容如下：
$tree -F target/release target/release├── build/├── deps/│ ├── hello_world-c41defdc625f9244*│ └── hello_world-c41defdc625f9244.d├── examples/├── hello_world*├── hello_world.d└── incremental/4 directories, 4 files相對(duì)于debug版本，release版本由于實(shí)時(shí)了大量?jī)?yōu)化，通常其構(gòu)建時(shí)間會(huì)比debug版本要長(zhǎng)。但構(gòu)建出的release版本的size則要小很多。
無(wú)論是debug，還是release版，target下面都生成了許多中間文件，如果要清理文件并重頭構(gòu)建，我們可以使用cargo clean命令將target徹底清除：
$cargo clean Removed 40 files, 2.1MiB total當(dāng)然cargo clean也支持一些命令行參數(shù)，可以選擇清除哪些文件。
通過(guò)上面的例子，我們知道cargo new默認(rèn)創(chuàng)建的binary類型的rust package，如果我們要?jiǎng)?chuàng)建library類型的rust package，我們需要向cargo new傳遞--lib選項(xiàng)。下面的命令創(chuàng)建一個(gè)名為foo的library類型的rust package：
$cargo new --lib foo Created library `foo` package我們看一下foo package下的目錄結(jié)構(gòu)：
$tree -F foofoo├── Cargo.toml└── src/ └── lib.rs1 directory, 2 files和binary類不同的是，src目錄下不再是main.rs，而是lib.rs，它是library類package的入口：
//rust-guide-for-gopher/helloworld/cargo/foo/lib.rspub fn add(left: usize, right: usize) -> usize { left + right}#[cfg(test)]mod tests { use super::*; #[test] fn it_works() { let result = add(2, 2); assert_eq!(result, 4); }}lib.rs中只是一個(gè)library類package的入口模板，開(kāi)發(fā)人員需要根據(jù)自己的需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。關(guān)于lib.rs中的內(nèi)容，我們將在下一章講解Rust代碼組織時(shí)做細(xì)致說(shuō)明，這里就不展開(kāi)說(shuō)了。
對(duì)于library類Rust package，我們同樣可以通過(guò)cargo build和cargo build --release構(gòu)建，下面是執(zhí)行構(gòu)建后目錄文件情況：
$tree.├── Cargo.lock├── Cargo.toml├── src│ └── lib.rs└── target ├── CACHEDIR.TAG ├── debug │ ├── build │ ├── deps │ │ ├── foo-24c6d6228c521501.2k5t0f94hnorqpgh.rcgu.o │ │ ├── foo-24c6d6228c521501.d │ │ ├── libfoo-24c6d6228c521501.rlib │ │ └── libfoo-24c6d6228c521501.rmeta │ ├── examples │ ├── incremental │ │ └── foo-m2biu8poxl6i │ │ ├── s-gvg68shtlp-1oqrf4n-irxhgoe7rhwmtvj6jwexcu0h │ │ │ ├── 2k5t0f94hnorqpgh.o │ │ │ ├── dep-graph.bin │ │ │ ├── query-cache.bin │ │ │ └── work-products.bin │ │ └── s-gvg68shtlp-1oqrf4n.lock │ ├── libfoo.d │ └── libfoo.rlib └── release ├── build ├── deps │ ├── foo-9f2dd76beda509bd.d │ ├── libfoo-9f2dd76beda509bd.rlib │ └── libfoo-9f2dd76beda509bd.rmeta ├── examples ├── incremental ├── libfoo.d └── libfoo.rlib14 directories, 20 files我們看到，無(wú)論是debug還是release，cargo build構(gòu)建的結(jié)果都是libfoo.rlib。.rlib文件是Rust的靜態(tài)庫(kù)文件，通常用于代碼的模塊化和重用，我們?cè)诤罄m(xù)章節(jié)講解中，會(huì)詳細(xì)說(shuō)明如何使用這些構(gòu)建出來(lái)的靜態(tài)庫(kù)。
本文介紹了如何使用Rust編寫(xiě)"Hello, World"程序，并分別給出了rustc版和cargo版的hello, world程序版本。
在這個(gè)過(guò)程中，文章還介紹了Rust中的宏概念，并展示了如何使用println!宏來(lái)輸出文本。
之后，文章聚焦于使用Cargo構(gòu)建的hello，world程序版本，介紹了cargo的構(gòu)建、清理、debug和release版本的區(qū)別等，最后還提及了如何使用cargo創(chuàng)建library類的Rust package。
cargo貫穿Rust程序的整個(gè)生命周期，在后續(xù)的每一章中可能都會(huì)提及cargo。
本文鏈接：http://www.tebozhan.com/showinfo-26-92740-0.htmlGopher的Rust第一課：第一個(gè)Rust程序
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