第2章：Rust开发工具与环境

2.1 安装Rust开发环境

下面我们来动手安装Rust开发环境，并编写第一个Rust程序。

2.1.1 安装Rust

在Linux/macOS终端或Windows的WSL中，执行以下命令：

curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh

根据提示完成安装后，重启终端，输入：

rustc --version
cargo --version

如果能看到版本号，说明安装成功。

2.1.2 配置VSCode插件

推荐安装"rust-analyzer"插件，获得更好的代码补全和语法提示体验。 这个是官方文档：https://rust-analyzer.github.io/book/，里面提供了安装方法。

2.1.3 创建第一个Rust项目

使用cargo新建项目：

cargo new hello_rust
cd hello_rust
cargo run

你会看到输出：

Hello, world!

代码示例

src/main.rs 文件内容如下：

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

是不是很熟悉？和C语言的printf类似，但Rust的println!是一个宏，后续我们会详细讲解。

2.2 开发工具详解：从命令行到IDE

在开始Rust编程之旅之前，我们需要了解各种开发工具的特点和用途。就像木匠需要合适的工具才能做出精美的家具一样，程序员也需要合适的开发环境才能高效地编写代码。

2.2.1 什么是编辑器？什么是IDE？

编辑器（Editor） 就像是一个功能强大的记事本，主要用来编辑文本文件。它轻量、快速，但功能相对简单。 常见的编辑器包括Vim/Emacs、Sublime Text、Atom、Notepad++等。这些编辑器各有特色：Vim和Emacs是老牌编辑器， 功能强大但学习曲线陡峭，适合喜欢键盘操作的高手；Sublime Text界面美观，启动速度快，插件丰富； Atom是GitHub开发的编辑器，界面友好但已停止维护；Notepad++是Windows平台轻量级编辑器，适合简单的文本编辑任务。

IDE（集成开发环境） 则是一个"一站式"的开发平台，集成了编辑器、编译器、调试器、版本控制等多种工具。 它就像一个功能齐全的工作室，什么工具都有，但相对较重。常见的IDE包括Visual Studio、IntelliJ IDEA、Eclipse、CLion等。

Visual Studio 是微软开发的重量级IDE，功能强大但体积庞大，主要支持C#、C++等微软技术栈。 这个软件是很多计算机专业学生刚开始学习时推荐使用的，因为它强大的集成性让我们省去了很多让新手眼花缭乱的配置。 Visual Studio的优势在于与Windows生态的深度集成，调试功能强大，对微软技术栈支持最好。 但它也有明显的缺点：体积庞大（动辄几GB），启动缓慢，主要针对Windows平台，对其他平台支持有限，而且价格昂贵。

IntelliJ IDEA 是JetBrains开发的Java IDE，被誉为Java开发的首选工具。 它的优势在于智能代码补全、强大的重构功能、丰富的插件生态，以及对多种语言的良好支持。 IDEA的代码分析能力非常强大，能够实时发现潜在问题并提供修复建议。 但它同样存在启动慢、内存占用大的问题，而且完整版需要付费订阅，对初学者来说可能过于复杂。

Eclipse 是开源的Java IDE，在Java开发领域有着悠久的历史。它的优势是完全免费、插件丰富、社区活跃，特别适合Java企业级开发。 Eclipse的插件系统非常强大，几乎可以支持任何编程语言。但Eclipse的界面相对老旧，用户体验不如现代IDE， 配置复杂，而且性能问题一直存在，特别是在大型项目中。

CLion 是JetBrains专门为C/C++开发设计的IDE，对Rust支持也很好。它继承了JetBrains系列IDE的优秀传统： 智能代码分析、强大的重构功能、集成调试器、版本控制集成、数据库工具等。CLion的优势在于对C/C++生态的深度理解， 能够提供准确的代码补全和错误检查。但它需要付费订阅，而且对系统资源要求较高，在低配置机器上可能运行缓慢。

VSCode 比较特殊，它介于编辑器和IDE之间。虽然叫"编辑器"，但通过插件可以拥有IDE的大部分功能，既轻量又强大，因此成为了很多开发者的首选。 VSCode的优势非常明显：启动速度快、内存占用小、插件生态丰富、跨平台支持好、完全免费。 它的设计理念是"轻量但可扩展"，核心功能简单，但通过插件可以扩展出强大的功能。 VSCode对Rust的支持通过rust-analyzer插件实现，能够提供接近专业IDE的开发体验。 VSCode的缺点在于功能相对分散，需要自己配置插件，对初学者来说可能有些复杂，而且某些高级功能（如复杂的重构）不如专业IDE强大。

为什么有人选择Visual Studio？ 主要是因为它的集成性和易用性。对于初学者来说，Visual Studio提供了"开箱即用"的体验，不需要复杂的配置就能开始编程。 它的调试功能非常强大，对微软技术栈的支持最好，特别适合Windows平台开发。很多企业级项目选择Visual Studio是因为它的稳定性和企业级支持。

为什么更多人选择VSCode？ 主要是因为它的轻量性和灵活性。VSCode启动速度快，占用资源少，特别适合现代开发者的工作习惯。 它的插件生态非常丰富，几乎可以支持任何编程语言和框架。VSCode的跨平台支持很好，无论Windows、macOS还是Linux都能提供一致的使用体验。 对于Rust开发来说，VSCode + rust-analyzer的组合能够提供专业级的开发体验，而且完全免费。

对于Rust初学者，我推荐从VSCode开始，因为它轻量、免费、功能强大，而且有很好的Rust支持。 如果你已经熟悉Visual Studio或JetBrains系列IDE，也可以继续使用，这些IDE都有不错的Rust插件支持。 最重要的是选择你感觉舒适的工具，因为编程的核心是思维和逻辑，工具只是辅助。

2.2.2 命令行开发：回归本质

什么是终端？什么是命令行？

我们需要先打开终端，我们看到可以是一个黑框。

  1. 在Windows系统中，可以通过点击开始菜单中的“命令提示符”或“Windows PowerShell”， 或者使用快捷键Win + R输入cmd或powershell，以及通过任务管理器的“运行新任务”输入cmd或powershell来打开终端。
  2. 在macOS系统里，可从Launchpad的“其他”文件夹找到“终端”，或使用快捷键Command + 空格搜索“终端”后回车，以及通过Finder的“实用工具”文件夹打开“终端”。
  3. 对于Linux系统，以常见的桌面环境为例，GNOME桌面环境可按Ctrl + Alt + T快速打开终端，或者通过“活动”搜索“终端”。

终端（Terminal） 是一个程序，它提供了一个文本界面，让你能够与计算机进行交互。你可以把它想象成一个"文字版的桌面"， 所有的操作都通过输入文字命令来完成。在Windows上，你可能见过"命令提示符"或"PowerShell"；在macOS和Linux上，通常就叫"终端"或"Terminal"。

**命令行（Command Line）**是指在终端中输入的命令。比如ls、cd、mkdir这些就是命令行命令。 命令行是计算机最原始也是最直接的交互方式，所有的图形界面程序最终都是通过调用命令行程序来实现功能的。

其实我们日常使用的话，终端和命令行可以看作是一个东西。后面我们提到两者就当作同一个概念就好了。

2.2.3 IDE与终端的关系是什么？

IDE和终端的关系可以用"前台"和"后台"来理解。IDE是前台，提供友好的图形界面，让你可以点击按钮、拖拽文件、可视化地管理项目。但IDE的很多功能实际上是在后台调用命令行程序来实现的。比如当你点击"运行"按钮时，IDE实际上是在后台执行了cargo run这个命令。

这种关系的好处是，你既可以通过IDE的图形界面快速操作，也可以在需要时直接使用终端进行更精确的控制。很多高级开发者会同时使用IDE和终端：用IDE编写代码和调试，用终端执行一些特殊的命令或自动化脚本。

为什么需要同时掌握终端和IDE？

终端不可替代的原因有很多。首先，终端让你更清楚地知道每一步在做什么。 当你使用IDE点击“运行”时，很多操作被隐藏了，你不知道IDE在后台执行了什么命令。 但当你使用终端时，每一个命令都是你亲手输入的，你完全知道发生了什么。

其次，终端在服务器环境中是必需的。很多服务器没有图形界面，只能通过终端来操作。 如果你只会使用IDE，在服务器环境中就会束手无策。 而且，很多自动化脚本和CI/CD流程都是基于命令行的，掌握终端操作对于现代软件开发非常重要。

第三，终端在调试问题时往往更可靠。当IDE出现问题时，终端通常还能正常工作。 很多开发者都有这样的经历：IDE无法编译某个项目，但在终端中直接运行cargo build却成功了。

2.2.4 现代开发工作流：终端与IDE的协作

在现代软件开发中，终端和IDE通常是协作工作的。一个典型的Rust开发工作流可能是这样的：

你使用VSCode（IDE）来编写代码，享受智能补全和实时错误检查。当你需要运行程序时，你可以按F5在IDE中调试运行， 也可以打开IDE的内置终端，输入cargo run来运行。当你需要执行一些特殊的操作，比如格式化代码、运行特定的测试、 或者查看依赖信息时，你会在终端中使用cargo fmt、cargo test、cargo tree等命令。

这种协作模式的好处是，你既享受了IDE的便利，又保持了终端的灵活性。IDE处理日常的编码任务，终端处理特殊的操作和自动化任务。 很多IDE（如VSCode、IntelliJ IDEA）都内置了终端，这样你就不需要在IDE和终端之间切换窗口了。

2.2.5 实用建议

不要害怕终端：很多初学者对终端有恐惧心理，觉得命令行很复杂。但实际上，终端命令就像学习一门新的语言，刚开始可能不熟悉，但用多了就会变得自然。从简单的命令开始，比如ls

在Rust中，我们主要使用以下命令行工具：

Rust工具链

# 检查Rust版本
rustc --version
cargo --version

# 创建新项目
cargo new my_project

# 编译项目
cargo build

# 运行项目
cargo run

# 运行测试
cargo test

# 检查代码（不生成可执行文件）
cargo check

# 格式化代码
cargo fmt

# 代码检查
cargo clippy

终端快捷键

# 清屏
clear  # 或 Ctrl+L

# 列出当前目录下的文件
ls

2.3 VSCode：现代开发的首选

VSCode（Visual Studio Code）是微软开发的开源编辑器，凭借其轻量、快速、插件丰富的特点，成为了最受欢迎的代码编辑器之一。

安装和配置VSCode

我们按照如下的步骤来安装和配置VSCode

  1. 下载安装：从官网 https://code.visualstudio.com/ 下载适合你操作系统的版本

  2. 安装Rust插件：

    • rust-analyzer：最重要的Rust语言服务器，提供代码补全、错误检查、重构等功能
    • CodeLLDB：调试器，用于调试Rust程序
    • crates：查看crate信息和版本
    • Even Better TOML：TOML文件语法高亮（Cargo.toml配置文件使用TOML格式）

  3. 配置设置：在VSCode中按Ctrl+,（Windows/Linux）或Cmd+,（macOS）打开设置，推荐配置：

    {
  "editor.formatOnSave": true,
  "editor.rulers": [100],
  "files.trimTrailingWhitespace": true,
  "rust-analyzer.checkOnSave.command": "clippy"
}

VSCode的Rust开发工作流

  1. 打开项目：File -> Open Folder 选择你的Rust项目文件夹
  2. 编写代码：在src/main.rs中编写代码，rust-analyzer会实时提供错误提示和代码补全
  3. 运行程序：按F5调试运行，或使用内置终端执行cargo run
  4. 查看文档：将光标放在函数名上，按F12跳转到定义，Shift+F12查看引用

VSCode内置了终端，在左上角点击终端->新建终端，即可获得一个当前工作目录为打开的文件夹的命令行，例如：

nju@njuyxz:~/learning-rust$

你可以在这里输入ls，cd等进行目录操作，也可以运用cargo run运行程序

VSCode快捷键

  • Ctrl+Shift+P：命令面板
  • Ctrl+P：快速打开文件
  • F12：跳转到定义
  • Shift+F12：查看引用
  • Ctrl+Shift+F：全局搜索
  • Ctrl+/：注释/取消注释

调试技巧

  1. 在代码中添加println!语句进行简单调试
  2. 使用dbg!宏打印变量值
  3. 在VSCode中设置断点进行调试

选择合适的开发工具是提高编程效率的关键。对于Rust初学者，我强烈推荐从VSCode + rust-analyzer开始，它既能提供足够的开发支持，又不会让你被复杂的配置困扰。随着经验的积累，你可以尝试其他工具，找到最适合自己的开发环境。

2.4 本章小结

本章我们了解了Rust的诞生背景、设计理念和实际应用，安装了开发环境，并详细介绍了各种开发工具。Rust作为一门现代化的系统级编程语言，在安全性、性能和开发体验方面都有显著优势。

重点回顾：

  • 命令行和IDE的区别与选择
  • VSCode的配置和使用技巧

实践：

  1. 确保Rust环境安装成功，能够运行"Hello, world!"程序
  2. 熟悉基本的cargo命令：new、build、run、test
  3. 配置好VSCode和rust-analyzer插件
  4. 尝试在命令行和VSCode中分别创建和运行项目