書籍信息
作譯者：張漢東
出版時間：2019-01千 字 數：1018版次：01-01頁 數：580
開本：16開裝幀：I S B N ：9787121354854
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紙質書定價：￥128.0
內容簡介
Rust 是一門利用現代化的類型系統，有機地融合了記憶體管理、所有權語義和混合編程範式的程式語言。它不僅能科學地保證程式的正確性，還能保證記憶體安全和執行緒安全。同時，還有能與C/C++語言媲美的性能，以及能和動態語言媲美的開發效率。本書並非對語法內容進行簡單羅列講解，而是從四個維度深入全面且通透地介紹了Rust 語言。 從設計哲學出發，探索Rust 語言的內在一致性；從源碼分析入手，探索Rust 地道的編程風格；從工程角度著手，探索Rust 對健壯性的支持；從底層原理開始，探索Rust 記憶體安全的本質。本書涵蓋了Rust 2018 的特性，適合有一定編程經驗且想要學習Rust 的初學者，以及對Rust 有一定的了解，想要繼續深入學習的進階者。
圖書目錄
第1 章 新時代的語言 .................................................................................................. 1
1.1 緣起 ........................................................................................................................... 1
1.2 設計哲學 ................................................................................................................... 3
1.2.1 記憶體安全....................................................................................................... 3
1.2.2 零成本抽象 ................................................................................................... 4
1.2.3 實用性 .......................................................................................................... 5
1.3 現狀與未來 ............................................................................................................... 7
1.3.1 語言架構....................................................................................................... 8
1.3.2 開源社區....................................................................................................... 9
1.3.3 發展前景....................................................................................................... 9
1.4 Rust 代碼如何執行 ................................................................................................ 10
1.5 小結 ......................................................................................................................... 10
第2 章 語言精要 ........................................................................................................ 11
2.1 Rust 語言的基本構成 ............................................................................................. 11
2.1.1 語言規範..................................................................................................... 11
2.1.2 編譯器 ........................................................................................................ 12
2.1.3 核心庫 ........................................................................................................ 12
2.1.4 標準庫 ........................................................................................................ 12
2.1.5 包管理器..................................................................................................... 13
2.2 語句與表達式 ......................................................................................................... 13
2.3 變數與綁定 ............................................................................................................. 14
2.3.1 位置表達式和值表達式 ............................................................................. 15
2.3.2 不可變綁定與可變綁定 ............................................................................. 15
2.3.3 所有權與引用 ............................................................................................. 16
2.4 函式與閉包 ............................................................................................................. 17
2.4.1 函式定義..................................................................................................... 17
2.4.2 作用域與生命周期 ..................................................................................... 18
2.4.3 函式指針..................................................................................................... 19
2.4.5 CTFE 機制 .................................................................................................. 20
2.4.6 閉包 ............................................................................................................ 20
2.5 流程控制 ................................................................................................................. 22
2.5.1 條件表達式 ................................................................................................. 22
2.5.2 循環表達式 ................................................................................................. 23
2.5.3 match 表達式與模式匹配 .......................................................................... 24
2.5.4 if let 和while let 表達式 ............................................................................ 25
2.6 基本數據類型 ......................................................................................................... 26
2.6.1 布爾類型..................................................................................................... 26
2.6.2 基本數字類型 ............................................................................................. 26
2.6.3 字元類型..................................................................................................... 27
2.6.4 數組類型..................................................................................................... 28
2.6.5 範圍類型..................................................................................................... 29
2.6.6 切片類型..................................................................................................... 29
2.6.7 str 字元串類型 ............................................................................................ 30
2.6.8 原生指針..................................................................................................... 31
2.6.9 never 類型 ................................................................................................... 31
2.7 複合數據類型 ......................................................................................................... 32
2.7.1 元組 ............................................................................................................ 32
2.7.2 結構體 ........................................................................................................ 33
2.7.3 枚舉體 ........................................................................................................ 36
2.8 常用集合類型 ......................................................................................................... 38
2.8.1 線性序列：向量 ......................................................................................... 38
2.8.2 線性序列：雙端佇列 ................................................................................. 39
2.8.3 線性序列：鍊表 ......................................................................................... 40
2.8.4 Key-Value 映射表：HashMap 和BTreeMap ............................................ 40
2.8.5 集合：HashSet 和BTreeSet ...................................................................... 41
2.8.6 優先佇列：BinaryHeap ............................................................................. 42
2.10 泛型和trait ........................................................................................................... 43
2.10.1 泛型 .......................................................................................................... 43
2.10.2 trait ............................................................................................................ 44
2.11 錯誤處理 ............................................................................................................... 47
2.12 表達式優先權 ....................................................................................................... 48
2.13 注釋與列印 ........................................................................................................... 48
2.14 小結 ....................................................................................................................... 50
第3 章 類型系統 ........................................................................................................ 51
3.1 通用概念 ................................................................................................................. 51
3.1.1 類型系統的作用 ......................................................................................... 51
3.1.2 類型系統的分類 ......................................................................................... 52
3.1.3 類型系統與多態性 ..................................................................................... 53
3.2 Rust 類型系統概述 ................................................................................................ 53
3.2.1 類型大小..................................................................................................... 53
3.2.2 類型推導..................................................................................................... 58
3.3 泛型 ......................................................................................................................... 60
3.3.1 泛型函式..................................................................................................... 60
3.3.2 泛型返回值自動推導 ................................................................................. 62
3.4 深入trait ................................................................................................................. 62
3.4.1 接口抽象..................................................................................................... 63
3.4.2 泛型約束..................................................................................................... 69
3.4.3 抽象類型..................................................................................................... 71
3.4.4 標籤trait ..................................................................................................... 77
3.5 類型轉換 ................................................................................................................. 83
3.5.1 Deref 解引用 .............................................................................................. 83
3.5.2 as 操作符 .................................................................................................... 86
3.5.3 From 和Into ............................................................................................... 88
3.6 當前trait 系統的不足 ............................................................................................ 89
3.6.1 孤兒規則的局限性 ..................................................................................... 90
3.6.2 代碼復用的效率不高 ................................................................................. 91
3.6.3 抽象表達能力有待改進 ............................................................................. 93
3.7 小結 ......................................................................................................................... 94
第4 章 記憶體管理 ........................................................................................................ 95
4.1 通用概念 ................................................................................................................. 95
4.1.1 棧 ................................................................................................................ 96
4.1.2 堆 ................................................................................................................ 99
4.1.3 記憶體布局................................................................................................... 101
4.2 Rust 中的資源管理 ...............................................................................................103
4.2.1 變數和函式 ............................................................................................... 103
4.2.2 智慧型指針與RAII ..................................................................................... 106
4.2.3 記憶體泄漏與記憶體安全 ............................................................................... 110
4.2.4 複合類型的記憶體分配和布局 ................................................................... 115
4.3 小結 ........................................................................................................................ 117
第5 章 所有權系統 .................................................................................................. 119
5.1 通用概念 ................................................................................................................120
5.2 所有權機制 ............................................................................................................123
5.3 綁定、作用域和生命周期 ....................................................................................125
5.3.1 不可變與可變 ........................................................................................... 126
5.3.2 綁定的時間屬性——生命周期 ............................................................... 127
5.4 所有權借用 ............................................................................................................131
5.5 生命周期參數 ........................................................................................................135
5.5.1 顯式生命周期參數 ................................................................................... 136
5.5.2 省略生命周期參數 ................................................................................... 143
5.5.3 生命周期限定 ........................................................................................... 145
5.5.4 trait 對象的生命周期 ............................................................................... 145
5.6 智慧型指針與所有權 ................................................................................................146
5.6.1 共享所有權 Rc和Weak ............................................................ 149
5.6.2 內部可變性Cell和RefCell ........................................................ 151
5.6.3 寫時複製Cow ................................................................................... 153
5.7 並發安全與所有權 ................................................................................................156
5.8 非詞法作用域生命周期 ........................................................................................157
5.9 小結 ........................................................................................................................161
第6 章 函式、閉包與疊代器.................................................................................... 162
6.1 函式 ........................................................................................................................162
6.1.1 函式禁止................................................................................................... 164
6.1.2 函式參數模式匹配 ................................................................................... 164
6.1.3 函式返回值 ............................................................................................... 165
6.1.4 泛型函式................................................................................................... 166
6.1.5 方法與函式 ............................................................................................... 167
6.1.6 高階函式................................................................................................... 168
6.2 閉包 ........................................................................................................................171
6.2.1 閉包的基本語法 ....................................................................................... 172
6.2.2 閉包的實現 ............................................................................................... 173
6.2.3 閉包與所有權 ........................................................................................... 178
6.2.4 閉包作為函式參數和返回值 ................................................................... 184
6.2.5 高階生命周期 ........................................................................................... 190
6.3 疊代器 ....................................................................................................................194
6.3.1 外部疊代器和內部疊代器 ....................................................................... 194
6.3.2 Iterator trait ............................................................................................... 195
6.3.3 IntoIterator trait 和疊代器 ........................................................................ 199
6.3.4 疊代器適配器 ........................................................................................... 202
6.3.5 消費器 ...................................................................................................... 207
6.3.6 自定義疊代器適配器 ............................................................................... 211
6.4 小結 ........................................................................................................................214
第7 章 結構化編程 .................................................................................................. 216
7.1 面向對象風格編程 ................................................................................................217
7.1.1 結構體 ...................................................................................................... 217
7.1.2 枚舉體 ...................................................................................................... 225
7.1.3 析構順序................................................................................................... 230
7.2 常用設計模式 ........................................................................................................233
7.2.1 建造者模式 ............................................................................................... 234
7.2.2 訪問者模式 ............................................................................................... 236
7.2.3 RAII 模式 ................................................................................................. 239
7.3 小結 ........................................................................................................................243
第8 章 字元串與集合類型 ....................................................................................... 244
8.1 字元串 ....................................................................................................................244
8.1.1 字元編碼................................................................................................... 244
8.1.2 字元 .......................................................................................................... 247
8.1.3 字元串分類 ............................................................................................... 249
8.1.4 字元串的兩種處理方式 ........................................................................... 251
8.1.5 字元串的修改 ........................................................................................... 253
8.1.6 字元串的查找 ........................................................................................... 256
8.1.7 與其他類型相互轉換 ............................................................................... 265
8.1.8 回顧 .......................................................................................................... 270
8.2 集合類型 ................................................................................................................271
8.2.1 動態可增長數組 ....................................................................................... 271
8.2.2 映射集 ...................................................................................................... 281
8.3 理解容量 ................................................................................................................289
8.4 小結 ........................................................................................................................292
第9 章 構建健壯的程式 ........................................................................................... 294
9.1 通用概念 ................................................................................................................294
9.2 消除失敗 ................................................................................................................295
9.3 分層處理錯誤 ........................................................................................................297
9.3.1 可選值Option .................................................................................... 298
9.3.2 錯誤處理Result ............................................................................ 302
9.4 恐慌（Panic） .......................................................................................................314
9.5 第三方庫 ................................................................................................................316
9.6 小結 ........................................................................................................................319
第10 章 模組化編程 ................................................................................................ 320
10.1 包管理 ..................................................................................................................321
10.1.1 使用Cargo 創建包 ................................................................................. 321
10.1.2 使用第三方包 ......................................................................................... 323
10.1.3 Cargo.toml 檔案格式 .............................................................................. 331
10.1.4 自定義Cargo .......................................................................................... 337
10.2 模組系統 ..............................................................................................................339
10.3 從零開始實現一個完整功能包 ..........................................................................344
10.3.1 使用Cargo 創建新項目 ......................................................................... 345
10.3.2 使用structopt 解析命令行參數 ............................................................. 345
10.3.3 定義統一的錯誤類型 ............................................................................. 347
10.3.4 讀取CSV 檔案 ....................................................................................... 348
10.3.5 替換CSV 檔案中的內容 ....................................................................... 351
10.3.6 進一步完善包 ......................................................................................... 353
10.4 可見性和私有性 ..................................................................................................358
10.5 小結 ......................................................................................................................360
第11 章 安全並發 .................................................................................................... 362
11.1 通用概念 ..............................................................................................................362
11.1.1 多進程和多執行緒 ..................................................................................... 363
11.1.2 事件驅動、異步回調和協程 ................................................................. 364
11.1.3 執行緒安全 ................................................................................................. 365
11.2 多執行緒並發編程 ..................................................................................................370
11.2.1 執行緒管理 ................................................................................................. 371
11.2.2 Send 和Sync ........................................................................................... 375
11.2.3 使用鎖進行執行緒同步 ............................................................................. 379
11.2.4 屏障和條件變數 ..................................................................................... 384
11.2.5 原子類型 ................................................................................................. 386
11.2.6 使用Channel 進行執行緒間通信 .............................................................. 388
