编写 猜猜看 游戏

ch02-00-guessing-game-tutorial.md
commit c427a676393d001edc82f1a54a3b8026abcf9690

让我们一起动手完成一个项目，来快速上手 Rust！本章将介绍 Rust 中一些常用概念，并通过真实的程序来展示如何运用它们。你将会学到 let、match、方法、关联函数、外部 crate 等知识！后续章节会深入探讨这些概念的细节。在这一章，我们将做基础练习。

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，它会打印祝贺信息并退出。

准备一个新项目

要创建一个新项目，进入第一章中创建的 projects 目录，使用 Cargo 新建一个项目，如下：

$ cargo new guessing_game
$ cd guessing_game

第一个命令，cargo new，它获取项目的名称（guessing_game）作为第一个参数。第二个命令进入到新创建的项目目录。

看看生成的 Cargo.toml 文件：

文件名: Cargo.toml

[package]
name = "guessing_game"
version = "0.1.0"
authors = ["Your Name <you@example.com>"]
edition = "2018"
[dependencies]

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。

正如第一章那样，cargo new 生成了一个 “Hello, world!” 程序。查看 src/main.rs 文件：

文件名: src/main.rs

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

现在使用 cargo run 命令，一步完成 “Hello, world!” 程序的编译和运行：

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.50 secs
     Running `target/debug/guessing_game`
Hello, world!

当你需要在项目中快速迭代时，run 命令就能派上用场，正如我们在这个游戏项目中做的，在下一次迭代之前快速测试每一次迭代。

重新打开 src/main.rs 文件。我们将会在这个文件中编写全部的代码。

处理一次猜测

猜猜看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的格式。首先，允许玩家输入猜测。在 src/main.rs 中输入示例 2-1 中的代码。

文件名: 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);
}

示例 2-1：获取用户猜测并打印的代码

这些代码包含很多信息，我们一行一行地过一遍。为了获取用户输入并打印结果作为输出，我们需要将 io（输入/输出）库引入当前作用域。io 库来自于标准库（也被称为 std）：

use std::io;

默认情况下，Rust 将 prelude 模块中少量的类型引入到每个程序的作用域中。如果需要的类型不在 prelude 中，你必须使用 use 语句显式地将其引入作用域。std::io 库提供很多有用的功能，包括接收用户输入的功能。

如第一章所提及，main 函数是程序的入口点：

fn main() {

fn 语法声明了一个新函数，() 表明没有参数，{ 作为函数体的开始。

第一章也提及了 println! 是一个在屏幕上打印字符串的宏：

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

这些代码仅仅打印提示，介绍游戏的内容然后请求用户输入。

使用变量储存值

接下来，创建一个储存用户输入的地方，像这样：

let mut guess = String::new();

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 let 语句，用来创建 变量（variable）。这里是另外一个例子：

let foo = bar;

这行代码新建了一个叫做 foo 的变量并把它绑定到值 bar 上。在 Rust 中，变量默认是不可变的。我们将会在第三章的 [“变量与可变性”][variables-and-mutability] 部分详细讨论这个概念。下面的例子展示了如何在变量名前使用 mut 来使一个变量可变：

let foo = 5; // 不可变
let mut bar = 5; // 可变

注意：// 语法开始一个注释，持续到行尾。Rust 忽略注释中的所有内容，第三章将会详细介绍注释。

让我们回到猜猜看程序中。现在我们知道了 let mut guess 会引入一个叫做 guess 的可变变量。等号（=）的右边是 guess 所绑定的值，它是 String::new 的结果，这个函数会返回一个 String 的新实例。String 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。

::new 那一行的 :: 语法表明 new 是 String 类型的一个 关联函数（associated function）。关联函数是针对类型实现的，在这个例子中是 String，而不是 String 的某个特定实例。一些语言中把它称为 静态方法（static method）。

new 函数创建了一个新的空字符串，你会发现很多类型上有 new 函数，因为它是创建类型实例的惯用函数名。

总结一下，let mut guess = String::new(); 这一行创建了一个可变变量，当前它绑定到一个新的 String 空实例上。

回忆一下，我们在程序的第一行使用 use std::io; 从标准库中引入了输入/输出功能。现在调用 io 库中的函数 stdin：

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

如果程序的开头没有 use std::io 这一行，可以把函数调用写成 std::io::stdin。stdin 函数返回一个 std::io::Stdin 的实例，这代表终端标准输入句柄的类型。

代码的下一部分，.read_line(&mut guess)，调用 read_line 方法从标准输入句柄获取用户输入。我们还向 read_line() 传递了一个参数：&mut guess。

read_line 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 read_line 将用户输入附加上去。

& 表示这个参数是一个 引用（reference），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。现在，我们只需知道它像变量一样，默认是不可变的。因此，需要写成 &mut guess 来使其可变，而不是 &guess。（第四章会更全面的解释引用。）

使用 Result 类型来处理潜在的错误

我们还没有完全分析完这行代码。虽然这是单独一行代码，但它是逻辑行（虽然换行了但仍是语句）的一部分。后一部分是这个方法：

.expect("Failed to read line");

当使用 .foo() 语法调用方法时，通过换行加缩进来把长行拆开是明智的。我们完全可以这样写：

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

不过，过长的行难以阅读，所以最好拆开来写，两个方法调用占两行。现在来看看这行代码干了什么。

之前提到了 read_line 将用户输入附加到传递给它的字符串中，不过它也返回一个值——在这个例子中是 io::Result。Rust 标准库中有很多叫做 Result 的类型：一个通用的 Result 以及在子模块中的特化版本，比如 io::Result。

Result 类型是 枚举（enumerations），通常也写作 enums。枚举类型持有固定集合的值，这些值被称为枚举的 成员（variants）。第六章将介绍枚举的更多细节。

Result 的成员是 Ok 和 Err，Ok 成员表示操作成功，内部包含成功时产生的值。Err 成员则意味着操作失败，并且包含失败的前因后果。

这些 Result 类型的作用是编码错误处理信息。Result 类型的值，像其他类型一样，拥有定义于其上的方法。io::Result 的实例拥有 expect 方法。如果 io::Result 实例的值是 Err，expect 会导致程序崩溃，并显示当做参数传递给 expect 的信息。如果 read_line 方法返回 Err，则可能是来源于底层操作系统错误的结果。如果 io::Result 实例的值是 Ok，expect 会获取 Ok 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数。

如果不调用 expect，程序也能编译，不过会出现一个警告：

$ cargo build
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
warning: unused `std::result::Result` which must be used
  --> src/main.rs:10:5
   |
10 |     io::stdin().read_line(&mut guess);
   |     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
   |
   = note: #[warn(unused_must_use)] on by default

Rust 警告我们没有使用 read_line 的返回值 Result，说明有一个可能的错误没有处理。

消除警告的正确做法是实际编写错误处理代码，不过由于我们就是希望程序在出现问题时立即崩溃，所以直接使用 expect。第九章会学习如何从错误中恢复。

使用 println! 占位符打印值

除了位于结尾的大括号，目前为止就只有这一行代码值得讨论一下了，就是这一行：

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

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 {} 是预留在特定位置的占位符。使用 {} 也可以打印多个值：第一对 {} 使用格式化字符串之后的第一个值，第二对则使用第二个值，依此类推。调用一次 println! 打印多个值看起来像这样：

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

这行代码会打印出 x = 5 and y = 10。

测试第一部分代码

让我们来测试下猜猜看游戏的第一部分。使用 cargo run 运行：

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53 secs
     Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
Please input your guess.
6
You guessed: 6

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。

生成一个秘密数字

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 rand crate。

使用 crate 来增加更多功能

记住，crate 是一个 Rust 代码包。我们正在构建的项目是一个 二进制 crate，它生成一个可执行文件。 rand crate 是一个 库 crate，库 crate 可以包含任意能被其他程序使用的代码。

Cargo 对外部 crate 的运用是其真正闪光的地方。在我们使用 rand 编写代码之前，需要修改 Cargo.toml 文件，引入一个 rand 依赖。现在打开这个文件并在底部的 [dependencies] 片段标题之下添加：

文件名: Cargo.toml

[dependencies]
rand = "0.8.3"

在 Cargo.toml 文件中，标题以及之后的内容属同一个片段，直到遇到下一个标题才开始新的片段。[dependencies] 片段告诉 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 0.8.3 来指定 rand crate。Cargo 理解语义化版本（Semantic Versioning）（有时也称为 SemVer），这是一种定义版本号的标准。0.8.3 事实上是 ^0.8.3 的简写，它表示 “任何与 0.8.3 版本公有 API 相兼容的版本”。

现在，不修改任何代码，构建项目，如示例 2-2 所示：

$ cargo build
    Updating crates.io index
  Downloaded rand v0.8.3
  Downloaded libc v0.2.86
  Downloaded getrandom v0.2.2
  Downloaded cfg-if v1.0.0
  Downloaded ppv-lite86 v0.2.10
  Downloaded rand_chacha v0.3.0
  Downloaded rand_core v0.6.2
   Compiling rand_core v0.6.2
   Compiling libc v0.2.86
   Compiling getrandom v0.2.2
   Compiling cfg-if v1.0.0
   Compiling ppv-lite86 v0.2.10
   Compiling rand_chacha v0.3.0
   Compiling rand v0.8.3
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53s

示例 2-2: 将 rand crate 添加为依赖之后运行 cargo build 的输出

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。

现在我们有了一个外部依赖，Cargo 从 registry 上获取所有包的最新版本信息，这是一份来自 Crates.io 的数据拷贝。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。

在更新完 registry 后，Cargo 检查 [dependencies] 片段并下载缺失的 crate 。本例中，虽然只声明了 rand 一个依赖，然而 Cargo 还是额外获取了 libc 和 rand_core 的拷贝，因为 rand 依赖 libc 和 rand_core 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。

如果不做任何修改，立刻再次运行 cargo build，则不会看到任何除了 Finished 行之外的输出。Cargo 知道它已经下载并编译了依赖，同时 Cargo.toml 文件也没有变动。Cargo 还知道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 src/main.rs 文件，做一些无关紧要的修改，保存并再次构建，则会出现两行输出：

$ cargo build
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53 secs

这一行表示 Cargo 只针对 src/main.rs 文件的微小修改而更新构建。依赖没有变化，所以 Cargo 知道它可以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。

Cargo.lock 文件确保构建是可重现的

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版本，除非你又手动指定了别的。例如，如果下周 rand crate 的 0.8.4 版本出来了，它修复了一个重要的 bug，同时也含有一个会破坏代码运行的缺陷，这时会发生什么呢？

这个问题的答案是 Cargo.lock 文件。它在第一次运行 cargo build 时创建，并放在 guessing_game 目录。当第一次构建项目时，Cargo 计算出所有符合要求的依赖版本并写入 Cargo.lock 文件。当将来构建项目时，Cargo 会发现 Cargo.lock 已存在并使用其中指定的版本，而不是再次计算所有的版本。这使得你拥有了一个自动化的可重现的构建。换句话说，项目会持续使用 0.8.3 直到你显式升级，多亏有了 Cargo.lock 文件。

更新 crate 到一个新版本

当你 确实 需要升级 crate 时，Cargo 提供了另一个命令，update，它会忽略 Cargo.lock 文件，并计算出所有符合 Cargo.toml 声明的最新版本。如果成功了，Cargo 会把这些版本写入 Cargo.lock 文件。

不过，Cargo 默认只会寻找大于 0.8.3 而小于 0.9.0 的版本。如果 rand crate 发布了两个新版本，0.8.4 和 0.9.0，在运行 cargo update 时会出现如下内容：

$ cargo update
    Updating crates.io index
    Updating rand v0.8.3 -> v0.8.4

这时，你也会注意到的 Cargo.lock 文件中的变化无外乎现在使用的 rand crate 版本是0.5.6

如果想要使用 0.9.0 版本的 rand 或是任何 0.9.x 系列的版本，必须像这样更新 Cargo.toml 文件：

[dependencies]
rand = "0.9.0"

下一次运行 cargo build 时，Cargo 会从 registry 更新可用的 crate，并根据你指定的新版本重新计算。

第十四章会讲到 Cargo 及其生态系统 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。

生成一个随机数

你已经把 rand crate 添加到 Cargo.toml 了，让我们开始使用 rand。下一步是更新 src/main.rs，如示例 2-3 所示。

文件名: src/main.rs

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);
}

示例 2-3：添加生成随机数的代码

首先，我们新增了一行 use：use rand::Rng。Rng 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。

接下来，我们在中间还新增加了两行。rand::thread_rng 函数提供实际使用的随机数生成器：它位于当前执行线程的本地环境中，并从操作系统获取 seed。接下来，调用随机数生成器的 gen_range 方法。这个方法由刚才引入到作用域的 Rng trait 定义。gen_range 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 1 和 101 来请求一个 1 和 100 之间的数。

注意：你不可能凭空就知道应该 use 哪个 trait 以及该从 crate 中调用哪个方法。crate 的使用说明位于其文档中。Cargo 有一个很棒的功能是：运行 cargo doc --open 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 rand crate 中的其他功能感兴趣，你可以运行 cargo doc --open 并点击左侧导航栏中的 rand。

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，因为可以测试它，不过在最终版本中会删掉它。如果游戏一开始就打印出结果就没什么可玩的了！

尝试运行程序几次：

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53 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

你应该能得到不同的随机数，同时它们应该都是在 1 和 100 之间的。干得漂亮！

比较猜测的数字和秘密数字

现在有了用户输入和一个随机数，我们可以比较它们。这个步骤如示例 2-4 所示。注意这段代码还不能通过编译，我们稍后会解释。

文件名: src/main.rs

use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
    // ---snip---
    println!("You guessed: {}", guess);
    match guess.cmp(&secret_number) {
        Ordering::Less => println!("Too small!"),
        Ordering::Greater => println!("Too big!"),
        Ordering::Equal => println!("You win!"),
    }
}

示例 2-4：处理比较两个数字可能的返回值

新代码的第一行是另一个 use，从标准库引入了一个叫做 std::cmp::Ordering 的类型。同 Result 一样， Ordering 也是一个枚举，不过它的成员是 Less、Greater 和 Equal。这是比较两个值时可能出现的三种结果。

接着，底部的五行新代码使用了 Ordering 类型，cmp 方法用来比较两个值并可以在任何可比较的值上调用。它获取一个被比较值的引用：这里是把 guess 与 secret_number 做比较。 然后它会返回一个刚才通过 use 引入作用域的 Ordering 枚举的成员。使用一个 match 表达式，根据对 guess 和 secret_number 调用 cmp 返回的 Ordering 成员来决定接下来做什么。

一个 match 表达式由 分支（arms） 构成。一个分支包含一个 模式（pattern）和表达式开头的值与分支模式相匹配时应该执行的代码。Rust 获取提供给 match 的值并挨个检查每个分支的模式。match 结构和模式是 Rust 中强大的功能，它体现了代码可能遇到的多种情形，并帮助你确保没有遗漏处理。这些功能将分别在第六章和第十八章详细介绍。

让我们看看使用 match 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，cmp 方法会返回 Ordering::Greater。Ordering::Greater 是 match 表达式得到的值。它检查第一个分支的模式，Ordering::Less 与 Ordering::Greater并不匹配，所以它忽略了这个分支的代码并来到下一个分支。下一个分支的模式是 Ordering::Greater，正确 匹配！这个分支关联的代码被执行，在屏幕打印出 Too big!。match 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。

然而，示例 2-4 的代码并不能编译，可以尝试一下：

$ cargo build
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
error[E0308]: mismatched types
  --> src/main.rs:23:21
   |
23 |     match guess.cmp(&secret_number) {
   |                     ^^^^^^^^^^^^^^ expected struct `std::string::String`, found integer
   |
   = note: expected type `&std::string::String`
   = note:    found type `&{integer}`
error: aborting due to previous error
Could not compile `guessing_game`.

错误的核心表明这里有 不匹配的类型（mismatched types）。Rust 有一个静态强类型系统，同时也有类型推断。当我们写出 let guess = String::new() 时，Rust 推断出 guess 应该是 String 类型，并不需要我们写出类型。另一方面，secret_number，是数字类型。几个数字类型拥有 1 到 100 之间的值：32 位数字 i32；32 位无符号数字 u32；64 位数字 i64 等等。Rust 默认使用 i32，所以它是 secret_number 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。

所以我们必须把从输入中读取到的 String 转换为一个真正的数字类型，才好与秘密数字进行比较。这可以通过在 main 函数体中增加如下两行代码来实现：

文件名: src/main.rs

// --snip--
    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!"),
    }
}

这两行新代码是：

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

这里创建了一个叫做 guess 的变量。不过等等，不是已经有了一个叫做 guess 的变量了吗？确实如此，不过 Rust 允许用一个新值来 隐藏 （shadow） guess 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 guess 变量的名字，而不是被迫创建两个不同变量，诸如 guess_str 和 guess 之类。（第三章会介绍 shadowing 的更多细节。）

我们将 guess 绑定到 guess.trim().parse() 表达式上。表达式中的 guess 是包含输入的原始 String 类型。String 实例的 trim 方法会去除字符串开头和结尾的空白字符。u32 只能由数字字符转换，不过用户必须输入 enter 键才能让 read_line 返回，然而用户按下 enter 键时，会在字符串中增加一个换行（newline）符。例如，用户输入 5 并按下 enter，guess 看起来像这样：5\n。\n 代表 “换行”，回车键。trim 方法消除 \n，只留下 5。

字符串的 parse 方法 将字符串解析成数字。因为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 let guess: u32 指定。guess 后面的冒号（:）告诉 Rust 我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。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 u32 注解以及与 secret_number 的比较，意味着 Rust 会推断出 secret_number 也是 u32 类型。现在可以使用相同类型比较两个值了！

parse 调用很容易产生错误。例如，字符串中包含 A👍%，就无法将其转换为一个数字。因此，parse 方法返回一个 Result 类型。像之前 “使用 Result 类型来处理潜在的错误” 讨论的 read_line 方法那样，再次按部就班的用 expect 方法处理即可。如果 parse 不能从字符串生成一个数字，返回一个 Result 的 Err 成员时，expect 会使游戏崩溃并打印附带的信息。如果 parse 成功地将字符串转换为一个数字，它会返回 Result 的 Ok 成员，然后 expect 会返回 Ok 值中的数字。

现在让我们运行程序！

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.43 secs
     Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 58
Please input your guess.
  76
You guessed: 76
Too big!

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，输入不同的数字来检验不同的行为：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。

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！

使用循环来允许多次猜测

loop 关键字创建了一个无限循环。将其加入后，用户可以反复猜测：

文件名: src/main.rs

// --snip--
    println!("The secret number is: {}", secret_number);
    loop {
        println!("Please input your guess.");
        // --snip--
        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => println!("You win!"),
        }
    }
}

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 loop 循环中的代码多缩进四个空格，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，用户好像无法退出啊！

用户总能使用 ctrl-c 终止程序。不过还有另一个方法跳出无限循环，就是 “比较猜测与秘密数字” 部分提到的 parse：如果用户输入的答案不是一个数字，程序会崩溃。用户可以利用这一点来退出，如下所示：

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.50 secs
     Running `target/debug/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)

输入 quit 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。

猜测正确后退出

让我们增加一个 break 语句，在用户猜对时退出游戏：

文件名: src/main.rs

// --snip--
        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! 之后增加一行 break，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 main 的最后一部分。

处理无效输入

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 guess 将 String 转化为 u32 那部分代码来实现，如示例 2-5 所示：

文件名: src/main.rs

// --snip--
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);
// --snip--

示例 2-5: 忽略非数字的猜测并重新请求数字而不是让程序崩溃

将 expect 调用换成 match 语句，是从遇到错误就崩溃转换到真正处理错误的惯用方法。须知 parse 返回一个 Result 类型，而 Result 是一个拥有 Ok 或 Err 成员的枚举。这里使用的 match 表达式，和之前处理 cmp 方法返回 Ordering 时用的一样。

如果 parse 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 Ok。这个 Ok 值与 match 第一个分支的模式相匹配，该分支对应的动作返回 Ok 值中的数字 num，最后如愿变成新创建的 guess 变量。

如果 parse 不 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 Err。Err 值不能匹配第一个 match 分支的 Ok(num) 模式，但是会匹配第二个分支的 Err(_) 模式：_ 是一个通配符值，本例中用来匹配所有 Err 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，continue 意味着进入 loop 的下一次循环，请求另一个猜测。这样程序就有效的忽略了 parse 可能遇到的所有错误！

现在万事俱备，只需运行 cargo run：

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
     Running `target/debug/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!

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 println!。示例 2-6 为最终代码：

文件名: src/main.rs

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;
            }
        }
    }
}

示例 2-6：猜猜看游戏的完整代码

总结

此时此刻，你顺利完成了猜猜看游戏。恭喜！

本项目通过动手实践，向你介绍了 Rust 新概念：let、match、方法、关联函数、使用外部 crate 等等，接下来的几章，你会继续深入学习这些概念。第三章介绍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 中使用它们。第四章探索所有权（ownership），这是一个 Rust 同其他语言大不相同的功能。第五章讨论结构体和方法的语法，而第六章侧重解释枚举。

[variables-and-mutability]: ch03-01-variables-and-mutability.html#variables-and-mutability