精通 Rust, 2/e (Mastering Rust: Learn about memory safety, type system, concurrency, and the new features of Rust 2018 edition, 2/e)

Rahul Sharma

對編程教學一直充滿熱情，過去兩年他一直在從事軟件開發相關的工作。
他在開發Servo時開始接觸Rust，Servo是由Mozilla Research公司開發的瀏覽器引擎，
是他的GSoC項目的一部分。
目前他供職於AtherEnergy公司，正在為智能滑板車構建彈性的雲基礎架構。
他感興趣的領域包括系統編程、分佈式系統、編譯器及類型理論等。
他也是Rust社區的特約撰稿人，並在Mozilla的Servo項目中指導實習生。

Vesa Kaihlavirta

從5歲起就開始接觸編程，並且是從C64 BASIC開始入門的。
他的職業目標是提高軟件應用領域的開發者對編程語言和軟件質量的認識。
他是一名資深的Linux開發人員，並且已經在電信和金融行業工作了10年。
Vesa目前住在芬蘭中部的Jyvaskyla。

第 1章　Rust入門 1
1.1　Rust是什麽，以及為何需要關註它　1
1.2　安裝Rust工具鏈　7
1.3　Rust簡介　9
1.3.1　基元類型　12
1.3.2　變量聲明和不可變性　13
1.3.3　函數　14
1.3.4　閉包　16
1.3.5　字符串　17
1.3.6　條件和判斷　17
1.3.7　match表達式　19
1.3.8　循環　20
1.3.9　自定義數據類型　22
1.3.10　類型上的函數和方法　27
1.3.11　module、import和use語句　31
1.3.12　集合　31
1.3.13　迭代器　35
1.4　改進字符計數器　36
1.5　小結　38

第　2章 使用Cargo管理項目　39
2.1　軟件包管理器　40
2.2　模塊　40
2.2.1　嵌套模塊　40
2.2.2　將文件用作模塊　43
2.2.3　將目錄用作模塊　44
2.3　Cargo和程序庫　46
2.3.1　新建一個Cargo項目　47
2.3.2　Cargo與依賴項　48
2.3.3　使用Cargo執行測試　50
2.3.4　使用Cargo運行示例　52
2.3.5　Cargo工作區　53
2.4　Cargo工具擴展　54
2.4.1　子命令和Cargo安裝　54
2.4.2　使用clippy格式化代碼　56
2.4.3　Cargo.toml清單文件簡介　57
2.5　搭建Rust開發環境　60
2.6　使用Cargo構建imgtool程序　63
2.7　小結　66

第3章　測試、文檔化和基準評估　67
3.1　測試的目的　67
3.2　組織測試　68
3.3　單元測試　71
3.3.1　第 一個單元測試　71
3.3.2　運行測試　71
3.3.3　隔離測試代碼　72
3.3.4　故障測試　73
3.3.5　忽略測試　73
3.4　集成測試　74
3.4.1　第 一個集成測試　74
3.4.2　共享通用代碼　76
3.5　文檔　77
3.5.1　編寫文檔　78
3.5.2　生成和查看文檔　78
3.5.3　托管文檔　79
3.5.4　文檔屬性　79
3.5.5　文檔化測試　80
3.6　基準　81
3.6.1　內置的微觀基準工具　81
3.6.2　穩定版Rust上的基準測試　83
3.7　編寫和測試軟件包——邏輯門模擬器　86
3.8　CI集成測試與Travis CI　90
3.9　小結　93

第4章　類型、泛型和特徵　94
4.1　類型系統及其重要性　94
4.2　泛型　95
4.2.1　創建泛型#　97
4.2.2　泛型實現　99
4.2.3　泛型應用　100
4.3　用特徵抽象行為　102
4.3.1　特徵　102
4.3.2　特徵的多種形式　108
4.4　使用包含泛型的特徵——特徵區間　110
4.4.1　類型上的特徵區間　113
4.4.2　泛型函數和impl代碼塊上的特徵區間　114
4.4.3　使用“+”將特徵組合為區間　115
4.4.4　特徵區間與impl特徵語法　116
4.5　標準庫特徵簡介　118
4.6　使用特徵對象實現真正的多態性　125
4.6.1　分發　125
4.6.2　特徵對象　126
4.7　小結　128

第5章　內存管理和安全性　129
5.1　程序和內存　130
5.2　程序如何使用內存　131
5.3　內存管理及其分類　132
5.4　內存分配簡介　133
5.4.1　堆棧　133
5.4.2　堆　135
5.5　內存管理的缺陷　136
5.6　內存安全性　137
5.7　內存安全三原則　139
5.7.1　所有權　139
5.7.2　通過特徵復制類型　144
5.7.3　借用　151
5.7.4　基於借用規則的方法類型　156
5.7.5　生命周期　156
5.8　Rust中的指針類型　164
5.8.1　引用——安全的指針　164
5.8.2　原始指針　165
5.8.3　智能指針　165
5.8.4　引用計數的智能指針　170
5.8.5　內部可變性的應用　179
5.9　小結　180

第6章　異常處理　181
6.1　異常處理簡介　181
6.2　可恢復的異常　183
6.2.1　Option　183
6.2.2　Result　187
6.3　Option/Result的組合　191
6.3.1　常見的組合器　191
6.3.2　組合器應用　192
6.3.3　Option和Result類型之間的轉換　194
6.4　及早返回和運算符“？”　194
6.5　不可恢復的異常　196
6.6　自定義錯誤和Error特徵　199
6.7　小結　204

第7章　高級概念　205
7.1　類型系統簡介　205
7.1.1　代碼塊和表達式　206
7.1.2　let語句　209
7.1.3　循環作為表達式　214
7.1.4　數字類型中的類型清晰度和符號區分　215
7.1.5　類型推斷　217
7.1.6　類型別名　218
7.2　字符串　219
7.2.1　包含所有權的字符串——String　220
7.2.2　借用字符串——&str　222
7.2.3　字符串切片和分塊　223
7.2.4　在函數中使用字符串　225
7.2.5　字符串拼接　225
7.2.6　&str和String的應用場景　226
7.3　全局值　227
7.3.1　常量　227
7.3.2　靜態值　227
7.3.3　編譯期函數——const fn　228
7.3.4　通過lazy_static!宏將靜態值動態化　229
7.4　迭代器　230
7.5　高級類型　235
7.5.1　不定長類型　235
7.5.2　函數類型　236
7.5.3　never類型“!”和函數分發　236
7.5.4　聯合　236
7.5.5　Cow　238
7.6　高級特徵　238
7.6.1　Sized和 Sized　238
7.6.2　Borrow和AsRef　238
7.6.3　ToOwned　238
7.6.4　From和Into　239
7.6.5　特徵對象和對象安全性　239
7.6.6　通用函數調用語法　240
7.6.7　特徵規則　241
7.7　閉包進階　241
7.7.1　Fn閉包　241
7.7.2　FnMut閉包　242
7.7.3　FnOnce閉包　242
7.8　結構體、枚舉和特徵中的常量　243
7.9　模塊、路徑和導入　245
7.9.1　導入　245
7.9.2　再次導出　245
7.9.3　隱私性　246
7.10　高級匹配模式和守護　246
7.10.1　匹配守護　246
7.10.2　高級let構造　247
7.11　強制類型轉換　247
7.12　類型與內存　248
7.12.1　內存對齊　248
7.12.2　std::mem模塊　249
7.13　使用serde進行序列化和反序列化　251
7.14　小結　252

第8章　並發　253
8.1　程序執行模型　253
8.2　並發　254
8.2.1　並發方法　255
8.2.2　缺陷　257
8.3　Rust中的並發　259
8.3.1　線程基礎　259
8.3.2　自定義線程　261
8.3.3　訪問線程中的數據　262
8.4　線程的並發模型　264
8.4.1　狀態共享模型　264
8.4.2　互斥　267
8.4.3　通過Arc和Mutex實現共享可變性　268
8.4.4　通過消息傳遞進行通信　270
8.5　Rust中的線程安全　272
8.5.1　什麽是線程安全　273
8.5.2　線程安全的特徵　273
8.5.3　Send　274
8.5.4　Sync　274
8.6　使用actor模型實現並發　274
8.7　其他程序庫　277
8.8　小結　278

第9章　宏與元編程　279
9.1　什麽是元編程？　279
9.2　Rust宏的應用場景　282
9.3　Rust中的宏及其類型　282
9.4　使用macro_rules!創建宏　286
9.5　標準庫中的內置宏　289
9.6　macro_rules!宏的標記類型　290
9.7　宏中的重復　293
9.8　宏的高級應用——為HashMap的初始化編寫DSL　295
9.9　宏用例——編寫測試　296
9.10　練習　298
9.11　過程宏　299
9.12　派生宏　300
9.13　調試宏程序　306
9.14　常用的過程宏軟件包　306
9.15　小結　307

第　10章 不安全的Rust和外部函數接口　308
10.1　安全與不安全　308
10.1.1　不安全的函數和代碼塊　311
10.1.2　不安全的特徵和實現　314
10.2　在Rust中調用C代碼　316
10.3　通過C語言調用Rust代碼　319
10.4　在Rust使用外部C/C++程序庫　322
10.5　使用PyO3構造原生Python擴展　325
10.6　在Rust中為Node.js創建原生擴展　328
10.7　小結　332

第　11章 日誌　333
11.1　日誌記錄及其重要性　333
11.2　日誌記錄框架的需求　335
11.3　日誌記錄框架及其特性　335
11.4　日誌記錄方法　337
11.4.1　非結構化日誌記錄　337
11.4.2　結構化日誌記錄　338
11.5　Rust中的日誌記錄　338
11.5.1　log——為Rust日誌記錄提供外觀　339
11.5.2　env_logger　340
11.5.3　log4rs　342
11.5.4　使用slog進行結構化日誌記錄　344
11.6　小結　350

第　12章 Rust與網絡編程　351
12.1　網絡編程簡介　351
12.2　同步網絡I/O　354
12.3　異步網絡I/O　361
12.3.1　Rust中的異步抽象　362
12.3.2　構建異步的Redis服務器　364
12.4　小結　368

第　13章 用Rust構建Web應用程序　369
13.1　Rust中的Web應用　369
13.2　用hyper進行HTTP通信　370
13.2.1　hyper服務器端API——構建一個短網址服務　371
13.2.2　作為客戶端的hyper——構建一個URL短網址客戶端　374
13.2.3　Web框架　376
13.3　actix-web基礎知識　377
13.4　使用actix-web構建一個書簽API　377
13.5　小結　387

第　14章 Rust與數據庫　388
14.1　數據持久性的重要性　388
14.2　SQLite　390
14.3　PostgreSQL　395
14.4　r2d2連接池　399
14.5　Postgres和diesel ORM　401
14.6　小結　408

第　15章 Rust與WebAssembly　409
15.1　什麽是WebAssmbly　409
15.2　WebAssembly的設計目標　412
15.3　WebAssembly入門　412
15.3.1　在線嘗試　413
15.3.2　生成WebAssembly的方法　413
15.4　Rust和WebAssembly　414
15.4.1　Wasm-bindgen　414
15.4.2　其他WebAssembly項目　421
15.5　小結　422

第　16章 Rust與桌面應用　423
16.1　GUI開發簡介　423
16.2　GTK+框架　424
16.3　通過gtk-rs構建一個新聞類桌面應用程序　425
16.4　練習　437
16.5　其他新興的UI框架　437
16.6　小結　438

第　17章 調試　439
17.1　調試簡介　439
17.1.1　調試器基礎　440
17.1.2　調試的先決條件　441
17.1.3　配置GDB　442
17.1.4　一個示例程序——buggie　442
17.1.5　GDB基礎知識　443
17.1.6　在Visual Studio Code中集成GDB　448
17.2　rr調試器簡介　452
17.3　小結　454