Cargo是Rust語言的包管理器和構建工具。它能夠幫助我們管理依賴、構建項目、運行測試和發布程序等。在Rust社區中，Cargo已經成為了標準的構建工具，它為Rust的開發者提供了極大的便利。

安裝和使用 cargo

在安裝Rust時，Cargo也已經隨之安裝。 如果你還沒有安裝Rust，可以參考系列教程的第一篇 Rust語言從入門到精通系列 - Hello World!, 也可以前往官網 下載安裝包進行安裝。 安裝完成后，可以通過以下命令來檢查Cargo是否安裝成功：

cargo --version
# cargo 1.68.0 (115f34552 2023-02-26)

輸出了Cargo的版本號，說明安裝成功。環境檢查完成，下面開始Cargo的學習。

我們先回顧一下上一篇文章中使用過的Cargo命令。 第一個使用Cargo命令是"cargo new", 創建了我們的第一個Rust項目。沒看過第一篇的同學可以嘗試如下命令創建：

cargo new hello_world

這條命令會在當前目錄下創建一個名為hello_world的新項目。其中，hello_world是項目的名稱，可以根據自己的需要進行修改。 創建完成后，打開項目的目錄hello_world。

目錄結構如下圖所示：

/
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
├── crate-information.json
├── src/
│   ├── main.rs
└── target/
└── tools/

Cargo生成的最基本的項目結構，包括src目錄(用于存放開發的源代碼)和Cargo.toml文件(管理項目元數據、編譯構建、第三方庫依賴等等)。

在src目錄下，我們看到一個名為main.rs的文件，它是Rust程序的入口文件，內部實現一個默認的main()方法：

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

在main()方法體中輸入 println!("Hello, world!"); 這就是一個非常簡單的程序，它的功能是再命令提示符窗口打印輸出一句話“Hello, world!”。在VS Code中按 F5 運行你的第一個程序吧。

假如你沒有配置VS Code啟動配置，那么再運行程序之前，Cargo會先使用build命令來構建項目，生成可執行文件。 至此，我們又新接觸了一個cargo命令 build：

cargo build

cargo build 命令會在項目的根目錄下生成一個target目錄，其中包含了構建后的二進制文件。在默認情況下，Cargo會生成一個名為hello_world的二進制文件。

如果只想編譯項目而不生成二進制文件，可以使用以下命令：

cargo check

這條命令會檢查代碼是否可以編譯通過，但不會生成二進制文件。

在構建完成后，我們可以使用以下命令來運行程序：

cargo run

這條命令會自動編譯并運行項目。如果一切正常，你應該能夠看到和Vs Code按F5啟動一樣的“Hello, world!”的輸出。

常用指令

上一小節，我們使用了Cargo的new，build, run, check四個指令，除了這幾個指令外，Cargo 還提供了更多的指令，下面列舉并注釋其中最常用的一些指令：

• ? new: 指令可以創建一個新的 Rust 項目。它有兩個參數，第一個參數是項目名稱，第二個參數是項目類型，可以是 bin 或 lib。默認情況下，new 會創建一個二進制bin項目。
• ? init: 指令可以將當前目錄初始化為一個 Rust 項目。它會創建一個默認的 src 目錄和 Cargo.toml 文件。
• ? check: 指令可以檢查代碼是否可以編譯通過，但 不會生成二進制文件 。
• ? build: 指令可以編譯 Rust 項目，并生成二進制文件。如果項目已經編譯過，build 指令會跳過編譯過程。
• ? run: 指令可以編譯并運行 Rust 項目。如果項目已經編譯過，run 指令會跳過編譯過程。
• ? test: 指令可以運行項目中的測試。測試代碼通常放在 src/test.rs 或 src/lib.rs 中。
• ? bench: 指令可以運行項目中的基準測試。基準測試用來測試代碼的性能。
• ? doc: 指令可以生成項目的文檔。文檔通常使用 Rust 內置的文檔工具 rustdoc 來生成。
• ? clean: 指令可以清除項目的構建文件和生成的二進制文件。
• ? update: 指令可以更新項目中的依賴。
• ? publish: 指令可以將項目發布到 crates.io 上，供其他人使用。

更多指令可以通過 cargo --help 或 cargo --help 查看。

自定義擴展指令

依賴管理

在Rust項目中，我們可以使用Cargo來管理依賴。可以通過編輯Cargo.toml文件來添加依賴。 例如，我們想要使用rand庫來生成隨機數，可以在Cargo.toml文件中添加以下內容：

[dependencies]
rand = "0.8.4"

這條語句告訴Cargo，我們需要使用rand庫，并且希望使用版本號為0.8.4的版本。在保存文件后，可以使用以下命令來安裝依賴：

cargo build

這條命令會自動下載并安裝依賴。 在代碼中使用依賴時，我們需要在main.rs文件中添加以下語句：

use rand::Rng;

fn main() {
    let mut rng = rand::thread_rng();
    let n: u8 = rng.gen();
    println!("Random number: {}", n);
}

這里，我們使用了rand庫中的Rng trait和thread_rng函數來生成隨機數。

版本號控制

上面的示例我們引入了指定0.8.4版本的rand庫依賴，并在命令提示符中打印了隨機數。這里我們進一步對依賴管理進行學習。

除了指定依賴的特定版本外，我們還可以使用邏輯運算符控制版本范圍, 具體如下：

• ? =: 等于某個版本。等同于直接填寫版本號
• ? >: 大于某個版本。
• ? <=: 小于等于某個版本。
• ? : 大約等于某個版本，例如1.2.3表示大約等于1.2.3，但是允許最后一位數字不同，例如1.2.4。
• ? ^: 兼容某個版本，例如^1.2.3表示兼容1.2.x系列的所有版本，但是不兼容2.0.0及以上版本。

假如我們想指定依賴庫的版本號大于等于0.7.3版本 且 小于0.8.4，示例：

[dependencies]
rand = " >=0.7.3, < 0.8.4"

指定依賴項的特性

有些庫提供了多個特性，可以用來啟用或禁用某些功能。例如，serde庫提供了一個名為derive的特性，用于啟用派生宏。為了指定依賴項的特性，可以使用如下語法：

[dependencies]
庫名稱 = { version = "版本號", features = ["特性名稱"] }

log是一個用于日志記錄的庫。它提供了多個特性，可以用來啟用或禁用某些功能。下面是一些常見的特性及其用途：

• ? std: 用于啟用log的標準庫支持，可以在標準庫環境中使用log。
• ? env_logger: 用于啟用log的環境變量支持，可以使用環境變量來控制日志輸出。
• ? log4rs: 用于啟用log的log4rs支持，可以使用log4rs庫來配置日志輸出。
• ? simplelog: 用于啟用log的simplelog支持，可以使用simplelog庫來配置日志輸出。

下面是一個示例：

[dependencies]
log = { version = "0.4", features = ["std"] }

除了啟用特性之外，還可以禁用特性，例如：

[dependencies]
log = { version = "0.4", default-features = false }

指定依賴項的路徑

在某些情況下，我們可能需要使用本地文件系統中的庫。為了指定依賴項的路徑，可以使用如下語法：

[dependencies]
rand = { path = "../rand" }

在這個例子中，我們指定了一個名為rand的庫，路徑為../rand。這告訴Cargo編譯器，我們的項目需要使用本地文件系統中的rand庫。當我們運行cargo build命令時，Cargo會自動編譯指定路徑下的rand庫，并將它添加到我們的項目中。

除了使用本地文件系統中的庫之外，我們還可以使用git倉庫中的庫。為了指定依賴項的git倉庫，可以使用如下語法：

[dependencies]
rand = { git = "https://github.com/rust-lang-nursery/rand.git" }

項目元數據

本文的前面章節介紹了Cargo的常用質量，依賴管理特性。本小節主要講解Cargo.toml文件中定義的程序元數據，例如：程序的名稱、版本號、作者和描述等信息：

[package]
##    項目名(程序名稱)
name = "hello_world"
##    版本號
version = "0.1.0"
##    作者, 多個按逗號分隔
authors = ["Your Name < your_email@example.com >"]
##    項目描述
description = "A hello world program in Rust."
##    Rust語言的版本，目前支持2015、2018和2021 三個版本。
edition = "2021"

除了基礎的元數據外，我們還可以在[package.metadata]下自定義專屬的元數據：

[package.metadata]
url = "https://github.com/username/hello-world"
doc = "https://docs.rs/hello-world"
repository = "https://github.com/username/hello-world.git"

總結

通過本文的介紹，我們了解了Rust語言的包管理器和構建工具Cargo。學習了如何創建一個新的Rust項目、編寫Rust程序、構建和運行程序、添加依賴等操作。