Rust 入门 (二)

我认为学习计算机语言，应该先用后学，这一节，我们来实现一个猜数字的小游戏。


先简单介绍一个这个游戏的内容：游戏先生成一个1到100之间的任意一个数字，然后我们输入自己猜测的数字，游戏会告诉我们输入的数字太大还是太小，然后我们重新输入新的数字，直到猜到游戏生成的数字，然后游戏结束。

创建项目

制作游戏的第一步先创建项目，创建方法和上一节一样，使用 cargo 来创建一个名为 guessing_game 的项目。

cargo new guessing_game && cd guessing_game

项目创建完成，可以运行一下，如果程序打印出 Hello, World! 则证明程序创建完成，运行命令如下：

cargo run 

读取猜测的数字

正式写游戏的第一步，让游戏先读取我们猜测的数字。我们可以先把打印语句换成提示我们输入数字的提示语句。

use std::io;

fn main() {
    println!("猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取数字失败！");

    println!("您猜测的数字是：{}", guess);
}

这段代码包含了大量的信息，我们一行一行地过一遍。
1.因为我们需要读取用户的输入，然后把它作为结果打印出来，所以需要把 标准库(被称作 std )中的 io 依赖引入当前作用域。
2.在主函数中写方法体，首先是打印提示语，不说了。
3.然后创建一个用于保存即将输入的字符串的 String 类型的变量 guess。
4.把控制台输入的数字读取到变量 guess 中，如果读取失败，则打印 “读取数字失败！” 的字符串。
5.把读取的数字再打印到控制台。

注：这段程序的细节暂时先不深究了，后续文章会一一解释清楚。


测试一下这段程序：

cargo run                                    
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.01s
     Running `target/debug/guessing_game`
猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。
2
您猜测的数字是：2

生成随机数

我们的游戏需要创建一个随机数，供我们去猜测，这个数字要求每次启动游戏时都是不相同的，这样游戏才更加有意思。接下来我们在游戏中生成一个1到100的随机数。但是 rust 没有在它的标准库中提供生成随机数的方法，不过没关系，它提供了生成随机数的名为 rand 的 crate。我们来引入一下生成随机数的 crate，修改 Cargo.toml 文件：

[dependencies]

rand = "^0.3.14"

只需要在 [dependencies] 下面添加需要的 crate 即可。这次添加的 crate 名字是 rand，版本号 0.3.14， 而 ^ 的意思是兼容 0.3.14 版本的任何版本都可以。然后我们编译一下程序，就会自动下载引入的依赖：

cargo build                                      
    Updating crates.io index
   Compiling libc v0.2.65
   Compiling rand v0.4.6
   Compiling rand v0.3.23
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1m 13s

引入了生成随机数和 crate 后，我们来生成一下需要的 crate，代码如下：

use std::io;
use rand::Rng;

fn main() {
    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

    println!("生成的随机数字是：{}", secret_number);

    println!("猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取数字失败！");

    println!("您猜测的数字是：{}", guess);
}

可以看到我们在前面代码的基础上添加了三行代码：
1.第一行是引入生成随机数的依赖。
2.第二行是生成一个随机数，随机数的范围是 [1, 101)，区间是左闭右开，说人话就是1到100。
3.第三行是打印生成的随机数。
然后我们测试一下添加的随机数是否生效：

cargo run                                    
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.45s
     Running `target/debug/guessing_game`
生成的随机数字是：79
猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。
6
您猜测的数字是：6

比较随机数和猜测数

现在我们可以输入自己猜测的数字，也可以生成随机数字了，那么接下来就是比较二者的大小了。但是在比较之前还有个问题，控制台输入的数字是 string 类型的，而随机生成的数字是无符号32位整型(u32)，二者不类型不一致，不能作比较，因此，在比较之前，我们应该先把控制台输入的 string 类型的数字转成u32类型的，代码如下：

use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;

fn main() {
    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

    println!("生成的随机数字是：{}", secret_number);

    println!("猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取数字失败！");

    let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("请输入一个数字！");

    println!("您猜测的数字是：{}", guess);

    match guess.cmp(&secret_number) {
        Ordering::Less => println!("您猜测的数字太小了！"),
        Ordering::Greater => println!("您猜测的数字太大了！"),
        Ordering::Equal => println!("恭喜您，猜对了！"),
    }
}

可见，我们在三个位置添加了代码：
1.从标准库中添加了比较的依赖。
2.把输入的数字类型成u32类型，如果输入的不是数字，则转换失败，打印出错误信息。
3.最后一部分就是比较一下二者的大小，并打印出比较的结果。
好了，我们先测试一下吧，这里我们只测正确的输入：

cargo run                                    � 101 ↵
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.42s
     Running `target/debug/guessing_game`
生成的随机数字是：53
猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。
4
您猜测的数字是：4
您猜测的数字太小了！

添加循环

我们发现，我们只输入了一次，游戏就结束了，这显然不符合我们的预期。我们的预期是，我们可以一直猜一直猜，直到猜中才让游戏结束，那应该怎么修改一下呢？添加一个循环，代码如下：

use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;

fn main() {
    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

    println!("生成的随机数字是：{}", secret_number);

    loop {

        println!("猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取数字失败！");

        let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("请输入一个数字！");

        println!("您猜测的数字是：{}", guess);

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("您猜测的数字太小了！"),
            Ordering::Greater => println!("您猜测的数字太大了！"),
            Ordering::Equal => println!("恭喜您，猜对了！"),
        }
    }
}

这里修改得比较简单，只需要添加一个名叫 loop 的关键字，然后把需要循环的内容放在 {} 中即可，然后我们测试一下：

cargo run                                    
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.38s
     Running `target/debug/guessing_game`
生成的随机数字是：71
猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。
50
您猜测的数字是：50
您猜测的数字太小了！
猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。
71
您猜测的数字是：71
恭喜您，猜对了！
猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。
45
您猜测的数字是：45
您猜测的数字太小了！
猜测数字游戏，请输入
t
thread 'main' panicked at '请输入一个数字！: ParseIntError { kind: InvalidDigit }', src/libcore/result.rs:1165:5
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace.

我们的游戏可以多次输入了，但是有没有发现一些问题呢？
1.游戏直接告诉我们生成的数字了，那就不用猜了，直接输入就好了。
2.当我们猜对后，游戏没有结束。
3.当我们输入的内容不是数字的时候，才会结束游戏，而且不仅打印了我们预期的错误信息，还打印了其它信息。
接下来，我们把这些问题依次修改，代码如下：

use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;

fn main() {
    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

    // println!("生成的随机数字是：{}", secret_number);

    loop {

        println!("猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取数字失败！");

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

        println!("您猜测的数字是：{}", guess);

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("您猜测的数字太小了！"),
            Ordering::Greater => println!("您猜测的数字太大了！"),
            Ordering::Equal => {
                println!("恭喜您，猜对了！");
                break;
            }
        }
    }
}

这三处错误的修改方式依次是：
1.把打印随机数的代码注释掉。
2.在做类型转换时，使用 match 关键字作判断，如果转化成功，则返回转化后的结果，如果转化失败，不管因为什么原因失败，都直接跳出本次循环。
3.在做二个数字大小判断时，如果判断相等，则结束循环。
我们来测试一下修改的结果：

cargo run                                    
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.38s
     Running `target/debug/guessing_game`
猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。
50
您猜测的数字是：50
您猜测的数字太小了！
猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。
r
猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。
75
您猜测的数字是：75
您猜测的数字太小了！
猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。
87
您猜测的数字是：87
您猜测的数字太大了！
猜测数字游戏，请输入您猜测的数字。
81
您猜测的数字是：81
恭喜您，猜对了！

可以看到我们的游戏制作完成了~~

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