「Day 02」Cargo Is All You Need

2025 iThome 鐵人賽

DAY 2

Rust

30天解鎖 Rust 開發者工具箱系列第 2 篇

17th鐵人賽 rust

liren0907

2025-09-16 22:29:14

23 瀏覽

分享至

圖：“Rust 的吉祥物 Ferris the Crab 擁有強壯的肌肉，正扛著一堆木箱，在崎嶇的山路上行走”，gemini-2.5-flash-preview，2025年09月16日。

前言：你需要穩定的骨架

Rust 是門「重編譯，輕執行」的程式語言，也相對年輕，必然也都看著各前輩們負重前行，所以 Rust 一誕生就自帶了強壯穩定的骨架，好讓它能夠讓編寫出來程式碼在編譯階段就做完檢查、優化等，產生高效能、安全的軟體。如果沒有一個穩定的骨架，幾乎是難以做到既要、又要、還要的。

學習一門新的語言，不免俗的一定要到它的官方網站查看，Rust 官方網站，這裡有你一切需要的標準答案！絕大部分工程面的問題，你都可以在這邊找到答案，至少能解決90%以上的問題，剩下的10%問題，也有可能不是軟體工程的問題，而是你老闆的問題 XD（誤。這當然是句玩笑話！

但，若遇到這樣的情景，Rust 的骨架體系是能夠很明確地、不斷地提醒你「行不通」。換句話來說，是不是就在更早的階段，甚至是想法嚐鮮、實驗階段就提醒你是不是在思考這類問題時，方向完全錯了！某程度來說，不也挺浪漫的嗎？XD

以下表格我也統整了常見，不見得常用的文檔與經驗分享：

網站	解釋
The Rust Programming Language	這就是 Rust 的聖經，語法該如何寫都在這，標準課本。
Rust By Example	透過範例學習，不害怕錯中學，就從這邊開始吧。
The Rust Standard Library	標注函式庫的技術說明文件（例如：Vec, HashMap 等等），就是字典。
The Rust Edition Guide	詳細說明了每個版本帶來了哪些變化，以及如何將專案從舊版本遷移到新版本，或許到超大型專案才會願意查看吧（誤。
The Cargo Book	Cargo的完整使用手冊，但通常 `cargo --help` 就好了啦。
The rustdoc book	教你如何讓你的程式碼附帶技術文件，往專業化和發佈 crate 的時候，還是照著規則描述，會好管理很多。
The rustc book	編譯器之書，當被編譯器支配的恐懼來到極點後，就會默默打開，然後討厭它，接受它，喜歡它，成為它。
Rust error codes index	編譯時期的錯誤列表，console 看不懂就上來看解釋吧！但通常 `rustc --explain E0308` 就好了啦。

編譯器：嚴師出不出高徒不知道，但嚴師就是嚴師

地基打得穩，房子才蓋得高。必備的工具們哪能不介紹！

rustc：Rust 的核心編譯器，由 Rust 編寫，就是那位「嚴師」。不過實際上 rustc 並不會將 Rust 程式碼直接編譯成機械碼，而是會編譯成 LLVM IR，LLVM 會自動將其編譯成機械碼後，即可執行。正因如此，你會聽到有人說：“Rust 是由 Rust 編寫，但離不開 C++”。
rustup：Rust 工具鏈（Toolchain）大總管，讓你輕鬆安裝、更新，甚至切換不同版本的 Rust。
cargo：Rust 專案管理套件，但我願稱它為「骨架」。它就是你開發生命週期中可以說唯一要打交道的工具，從專案建立、編譯、套件管理都它統一搞定。
rust-analyzer：這是 Rust 的 LSP（Language Server Protocol），功能強大，推薦安裝。程式碼自動補全、錯誤提示等等樣樣精通的精靈助手，它讓你在那位「嚴師」還沒罵你之前，就先提醒你。唯一要注意的是因為是 LSP，在背景會自動執行，會相當耗費 CPU 資源，可在 IDE 中自行關閉或暫停。

工具準備：開始左腳踩右腳升天

Rustc 編譯器與 Cargo 專案管理版本查看，以下為本系列鐵人賽中所使用的版本。不用過度擔心版本問題！ 根據我的開發經驗，Rustc 和 Cargo 的版本迭代對日常開發的實質影響很有限。

rustc --version # rustc 1.89.0 (29483883e 2025-08-04)
cargo --version # cargo 1.89.0 (c24e10642 2025-06-23)

Cargo 建立新專案

# 建立一個名為 "my_app" 的新專案
cargo new my_app
cd my_app

# 專案結構解析（一）：默認
my_app/
├── Cargo.toml          # 專案配置檔案
├── src/                # 原始碼目錄
│   └── main.rs         # 主程式檔案
└── .gitignore          # Git 忽略檔案（自動建立）

Cargo 添加依賴

# 添加 serde 套件（用於 JSON 處理）
cargo add serde

# 添加帶有功能的套件
cargo add serde --features derive

# 添加特定版本
cargo add rand@0.8

修改 Cargo.toml 手動添加

[dependencies]
serde = { version = "1.0", features = ["derive"] }
serde_json = "1.0"

使用第三方套件

在程式碼中使用新添加的套件：（趕進度了，一開始寫就該站在巨人的肩膀上！）

// 引入 serde 庫的 Serialize 和 Deserialize 特徵
// 用於 JSON 序列化和反序列化
use serde::{Deserialize, Serialize};

// 定義 Person 結構體
// 使用 Serialize, Deserialize 特徵來支援 JSON 序列化
#[derive(Serialize, Deserialize, Debug, Clone)]
struct Person {
    name: String,
    age: u32,
    money: f64,
}

// Person 結構體的實作區塊
impl Person {
    // 建構函數（關聯函數）
    // 建構函數 - 用於創建新的 Person 實例
    pub fn new(name: String, age: u32, money: f64) -> Self {
        Person { name, age, money }
    }

    // 取得金錢的函數
    pub fn get_money(&self) -> f64 {
        self.money
    }
}

// 計算總金錢的函數：累加每個人的金錢並返回總和
fn sum_money(people: &[Person]) -> f64 {
    let mut total = 0.0;
    for person in people {
        total += person.get_money();
    }
    total
}

fn main() {
    // 創建帶有金錢的 Person 結構體
    let alice = Person::new("Alice".to_string(), 30, 100.50);
    let bob = Person::new("Bob".to_string(), 25, 75.25);
    let charlie = Person::new("Charlie".to_string(), 35, 200.00);

    // 創建個人巨集
    let people = vec![alice, bob, charlie];

    // 計算總金額
    let total_money = sum_money(&people);
    println!("所有人的總金額：${:.2}", total_money);

    // 印出每個個人的金額
    for person in &people {
        println!("{} 擁有 ${:.2}", person.name, person.get_money());
    }

    // 印出 JSON 格式
    println!("\n=== JSON 格式 ===");
    for person in &people {
        let json = serde_json::to_string(person).unwrap();
        println!("{}", json);
    }
}

齒輪開始轉動：編譯與執行

Cargo 核心三劍客：cargo check、cargo build 與 cargo run，Rust 開發者下意識的動作。口訣就是：cargo check 查語法、cargo run 看效果、cargo build 伸懶腰。以下表格說明了功能：

指令	執行檔	功能
`cargo check`	無	編譯器各種檢查，會產生中間檔案，故第二次僅檢查有更動的程式碼（build 與 run 皆是）
`cargo run`	有+執行	編譯爲可執行檔後，自動執行
`cargo build`	有	編譯為可執行檔

以下表格說明 build 與 run 常見指令，以 build 為範例，但 run 共用指令參數。

指令	功能
`cargo build`	編譯專案，產生未經優化的開發版本執行檔
`cargo build --release`	編譯專案，產生完全優化的發佈版本執行檔
`cargo build --bin <name>`	僅編譯 `src/bin` 下 `<name>` 檔案成執行檔
`cargo build --example <name>`	僅編譯 `examples` 下 `<name>` 範例檔案成執行檔

測...測試：我知道，但看著都 ...ok 情緒價值會給很滿

單元測試

在 src/main.rs 的結尾添加測試：

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;

    // 測試 Person 結構體的 get_money 方法
    #[test]
    fn test_get_money() {
        let person = Person::new("Alice".to_string(), 30, 100.50);
        assert_eq!(person.get_money(), 100.50);
    }

    // 測試 sum_money 函數
    #[test]
    fn test_sum_money() {
        let people = vec![
            Person::new("Alice".to_string(), 30, 100.50),
            Person::new("Bob".to_string(), 25, 75.25),
            Person::new("Charlie".to_string(), 35, 200.00),
        ];
        assert_eq!(sum_money(&people), 375.75);
    }
}

執行測試

# 運行所有測試
cargo test

# 運行特定測試
cargo test test_get_money
cargo test test_sum_money

# 運行並顯示詳細輸出
cargo test -- --nocapture

指令執行 cargo test 後，你應該會看到類似輸出：（都...ok，一日成就達成）

    Finished `test` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.62s
     Running unittests src/main.rs (target/debug/deps/cargo_tutorial-f11451fb6a32d6c5)

running 2 tests
test tests::test_get_money ... ok
test tests::test_sum_money ... ok

test result: ok. 2 passed; 0 failed; 0 ignored; 0 measured; 0 filtered out; finished in 0.00s