Hello, Cargo!

ch01-03-hello-cargo.md
commit 0a5421ceb238357b3634fb75234eba4d1dad643c

Cargo 是 Rust 的构建系统和包管理器。大多数 Rustacean 们使用 Cargo 来管理他们的 Rust 项目，因为它可以为你处理很多任务，比如构建代码、下载依赖库并编译这些库。（我们把代码所需要的库叫做 依赖（dependencies））。

最简单的 Rust 程序，比如我们刚刚编写的，没有任何依赖。如果使用 Cargo 来构建 “Hello, world!” 项目，将只会用到 Cargo 构建代码的那部分功能。在编写更复杂的 Rust 程序时，你将添加依赖项，如果使用 Cargo 启动项目，则添加依赖项将更容易。

由于绝大多数 Rust 项目使用 Cargo，本书接下来的部分假设你也使用 Cargo。如果使用 “安装” 部分介绍的官方安装包的话，则自带了 Cargo。如果通过其他方式安装的话，可以在终端输入如下命令检查是否安装了 Cargo：

  1. $ cargo --version

如果你看到了版本号，说明已安装！如果看到类似 command not found 的错误，你应该查看相应安装文档以确定如何单独安装 Cargo。

使用 Cargo 创建项目

我们使用 Cargo 创建一个新项目，然后看看与上面的 “Hello, world!” 项目有什么不同。回到 projects 目录（或者你存放代码的目录）。接着，可在任何操作系统下运行以下命令：

  1. $ cargo new hello_cargo
  2. $ cd hello_cargo

第一行命令新建了名为 hello_cargo 的目录和项目。我们将项目命名为 hello_cargo，同时 Cargo 在一个同名目录中创建项目文件。

进入 hello_cargo 目录并列出文件。将会看到 Cargo 生成了两个文件和一个目录：一个 Cargo.toml 文件，一个 src 目录，以及位于 src 目录中的 main.rs 文件。

这也会在 hello_cargo 目录初始化了一个 git 仓库，以及一个 .gitignore 文件。如果在一个已经存在的 git 仓库中运行 cargo new，则这些 git 相关文件则不会生成；可以通过运行 cargo new --vcs=git 来覆盖这些行为。

注意：Git 是一个常用的版本控制系统（version control system， VCS）。可以通过 --vcs 参数使 cargo new 切换到其它版本控制系统（VCS），或者不使用 VCS。运行 cargo new --help 参看可用的选项。

请自行选用文本编辑器打开 Cargo.toml 文件。它应该看起来如示例 1-2 所示：

文件名: Cargo.toml

  1. [package]
  2. name = "hello_cargo"
  3. version = "0.1.0"
  4. edition = "2021"
  6. # See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html
  8. [dependencies]

示例 1-2: cargo new 命令生成的 Cargo.toml 的内容

这个文件使用 TOML (Tom's Obvious, Minimal Language) 格式，这是 Cargo 配置文件的格式。

第一行，[package]，是一个片段（section）标题，表明下面的语句用来配置一个包。随着我们在这个文件增加更多的信息，还将增加其他片段（section）。

接下来的三行设置了 Cargo 编译程序所需的配置：项目的名称、项目的版本以及要使用的 Rust 版本。附录 E 会介绍 edition 的值。

最后一行，[dependencies]，是罗列项目依赖的片段的开始。在 Rust 中，代码包被称为 crates。这个项目并不需要其他的 crate，不过在第二章的第一个项目会用到依赖，那时会用得上这个片段。

现在打开 src/main.rs 看看：

文件名: src/main.rs

  1. fn main() {
  2.     println!("Hello, world!");
  3. }

Cargo 为你生成了一个 “Hello, world!” 程序，正如我们之前编写的示例 1-1！目前为止，我们的项目与 Cargo 生成项目的区别是 Cargo 将代码放在 src 目录，同时项目根目录包含一个 Cargo.toml 配置文件。

Cargo 期望源文件存放在 src 目录中。项目根目录只存放 README、license 信息、配置文件和其他跟代码无关的文件。使用 Cargo 帮助你保持项目干净整洁，一切井井有条。

如果没有使用 Cargo 开始项目，比如我们创建的 Hello,world! 项目，可以将其转化为一个 Cargo 项目。将代码放入 src 目录，并创建一个合适的 Cargo.toml 文件。

构建并运行 Cargo 项目

现在让我们看看通过 Cargo 构建和运行 “Hello, world!” 程序有什么不同！在 hello_cargo 目录下，输入下面的命令来构建项目：

  1. $ cargo build
  2.    Compiling hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
  3.     Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.85 secs

这个命令会创建一个可执行文件 target/debug/hello_cargo （在 Windows 上是 target\debug\hello_cargo.exe），而不是放在目前目录下。由于默认的构建方法是调试构建（debug build），Cargo 会将可执行文件放在名为 debug 的目录中。可以通过这个命令运行可执行文件：

  1. $ ./target/debug/hello_cargo # 或者在 Windows 下为 .\target\debug\hello_cargo.exe
  2. Hello, world!

如果一切顺利，终端上应该会打印出 Hello, world!。首次运行 cargo build 时，也会使 Cargo 在项目根目录创建一个新文件：Cargo.lock。这个文件记录项目依赖的实际版本。这个项目并没有依赖，所以其内容比较少。你自己永远也不需要碰这个文件，让 Cargo 处理它就行了。

我们刚刚使用 cargo build 构建了项目，并使用 ./target/debug/hello_cargo 运行了程序，也可以使用 cargo run 在一个命令中同时编译并运行生成的可执行文件：

  1. $ cargo run
  2.     Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.0 secs
  3.      Running `target/debug/hello_cargo`
  4. Hello, world!

比起要记得运行 cargo build 之后再用可执行文件的完整路径来运行程序，使用 cargo run 可以实现完全相同的效果，而且要方便得多，所以大多数开发者会使用 cargo run。

注意这一次并没有出现表明 Cargo 正在编译 hello_cargo 的输出。Cargo 发现文件并没有被改变，所以它并没有重新编译，而是直接运行了可执行文件。如果修改了源文件的话，Cargo 会在运行之前重新构建项目，并会出现像这样的输出：

  1. $ cargo run
  2.    Compiling hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
  3.     Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.33 secs
  4.      Running `target/debug/hello_cargo`
  5. Hello, world!

Cargo 还提供了一个叫 cargo check 的命令。该命令快速检查代码确保其可以编译，但并不产生可执行文件：

  1. $ cargo check
  2.    Checking hello_cargo v0.1.0 (file:///projects/hello_cargo)
  3.     Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.32 secs

为什么你会不需要可执行文件呢？通常 cargo check 要比 cargo build 快得多，因为它省略了生成可执行文件的步骤。如果你在编写代码时持续的进行检查，cargo check 可以让你快速了解现在的代码能不能正常通过编译！为此很多 Rustaceans 编写代码时定期运行 cargo check 确保它们可以编译。当准备好使用可执行文件时才运行 cargo build。

我们回顾下已学习的 Cargo 内容：

  • 可以使用 cargo new 创建项目。
  • 可以使用 cargo build 构建项目。
  • 可以使用 cargo run 一步构建并运行项目。
  • 可以使用 cargo check 在不生成二进制文件的情况下构建项目来检查错误。
  • 有别于将构建结果放在与源码相同的目录，Cargo 会将其放到 target/debug 目录。

使用 Cargo 的一个额外的优点是，不管你使用什么操作系统，其命令都是一样的。所以从现在开始本书将不再为 Linux 和 macOS 以及 Windows 提供相应的命令。

发布（release）构建

当项目最终准备好发布时，可以使用 cargo build --release 来优化编译项目。这会在 target/release 而不是 target/debug 下生成可执行文件。这些优化可以让 Rust 代码运行的更快，不过启用这些优化也需要消耗更长的编译时间。这也就是为什么会有两种不同的配置：一种是为了开发，你需要经常快速重新构建；另一种是为用户构建最终程序，它们不会经常重新构建，并且希望程序运行得越快越好。如果你在测试代码的运行时间，请确保运行 cargo build --release 并使用 target/release 下的可执行文件进行测试。

把 Cargo 当作习惯

对于简单项目， Cargo 并不比 rustc 提供了更多的优势，不过随着开发的深入，终将证明其价值。一旦程序壮大到由多个文件组成，亦或者是需要其他的依赖，让 Cargo 协调构建过程就会简单得多。

即便 hello_cargo 项目十分简单，它现在也使用了很多在你之后的 Rust 生涯将会用到的实用工具。其实，要在任何已存在的项目上工作时，可以使用如下命令通过 Git 检出代码，移动到该项目目录并构建：

  1. $ git clone example.org/someproject
  2. $ cd someproject
  3. $ cargo build

关于更多 Cargo 的信息，请查阅 其文档。

总结

你已经准备好开启 Rust 之旅了！在本章中，你学习了如何：

  • 使用 rustup 安装最新稳定版的 Rust
  • 更新到新版的 Rust
  • 打开本地安装的文档
  • 直接通过 rustc 编写并运行 Hello, world! 程序
  • 使用 Cargo 创建并运行新项目

是时候通过构建更实质性的程序来熟悉读写 Rust 代码了。所以在第二章我们会构建一个猜猜看游戏程序。如果你更愿意从学习 Rust 常用的编程概念开始，请阅读第三章，接着再回到第二章。