Rust 标准库：开发者完全指南

Rust 标准库：完全指南

Rust 标准库 (std) 是构建任何 Rust 应用程序的基础。它提供了一套可靠、高效且安全的工具，用于解决从集合操作到底层内存管理的常见任务。与许多其他语言不同，Rust 标准库的设计旨在最大限度地减少对基本操作的外部 crate 的依赖，同时保持接近 C/C++ 的性能。

标准库的主要模块

标准库按逻辑模块组织。让我们看看其中的关键模块：

• std::collections — 数据结构：Vec、HashMap、HashSet、BTreeMap、LinkedList 等。
• std::io — 输入输出操作：文件读写、流操作、缓冲。
• std::fs — 文件系统：创建、删除、复制文件和目录。
• std::thread — 多线程：创建线程，通过 Mutex、Arc 进行同步。
• std::sync — 同步原语：通道 (mpsc)、屏障、信号量。
• std::net — 网络编程：TCP/UDP 套接字、地址。
• std::time — 时间操作：测量、计时器、持续时间。
• std::mem — 内存管理：类型大小、对齐、swap、replace。

集合：从 Vec 到 HashMap

Rust 中的集合不仅仅是容器。它们实现了丰富的 API，并在编译时保证内存安全。最流行的集合是 Vec<T> —— 动态数组。

fn main() {    let mut numbers: Vec<i32> = vec![1, 2, 3, 4];    numbers.push(5);        // 可变迭代    for num in &mut numbers {        *num *= 2;    }        // 过滤    let evens: Vec<&i32> = numbers.iter()        .filter(|&&x| x % 2 == 0)        .collect();        println!("{:?}", evens); // [2, 4, 6, 8, 10]}

HashMap —— 带哈希的关联数组。值得注意的是，默认使用加密安全的哈希算法 (SipHash)，以防止 HashDoS 攻击。

use std::collections::HashMap;

fn main() {    let mut scores = HashMap::new();    scores.insert(String::from("Alice"), 100);    scores.insert(String::from("Bob"), 85);        // 安全地获取值    match scores.get(&String::from("Alice")) {        Some(score) => println!("Score: {}", score),        None => println!("Not found"),    }        // 使用迭代器遍历    for (name, score) in &scores {        println!("{}: {}", name, score);    }}

输入输出和文件操作

std::io 模块提供了用于数据流操作的高级和低级工具。特别值得关注的是 Read 和 Write trait。

use std::fs::File;use std::io::{self, Read, Write};

fn read_file(path: &str) -> io::Result<String> {    let mut file = File::open(path)?;    let mut contents = String::new();    file.read_to_string(&mut contents)?;    Ok(contents)}

fn write_file(path: &str, data: &str) -> io::Result<()> {    let mut file = File::create(path)?;    file.write_all(data.as_bytes())?;    Ok(())}

fn main() -> io::Result<()> {    write_file("example.txt", "Hello, Rust