guessing-game.md
commit 6ba952020fbc91bad64be1ea0650bfba52e6aab4
让我学习一些 Rust！作为第一个项目，我们来实现一个经典新手编程问题：猜猜看游戏。它是这么工作的：程序将会随机生成一个 1 到 100 之间的随机数。它接着会提示猜一个数。当我们猜了一个数之后，它会告诉我们是太大了还是太小了。猜对了，它会祝贺我们。听起来如何？
准备
让我们准备一个新项目。进入到项目目录。还记得曾经我们如何创建hello_world的项目目录和Cargo.toml文件的吗？Cargo 有一个命令来为我们做这些。让我们试试：
$ cd ~/projects
$ cargo new guessing_game --bin
$ cd guessing_game我们将项目名字传递给cargo new，然后用了--bin标记，因为要创建一个二进制文件，而不是一个库文件。
查看生成的Cargo.toml文件：
[package]
name = "guessing_game"
version = "0.1.0"
authors = ["Your Name <you@example.com>"]Cargo 从系统环境变量中获取这些信息。如果这不对，赶紧修改它。
最后，Cargo 为我们生成了一个“Hello, world!”。查看src/main.rs文件：
fn main() {
println!("Hello, world!");
}让我们编译 Cargo 为我们生成的项目：
$ cargo build
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)很好！再次打开你的src/main.rs文件。我们会将所有代码写在这个文件里。稍后我们会讲到多文件项目。
在我们继续之前，让我们再告诉你一个新的 Cargo 命令：run。cargo run跟cargo build类似，并且还会运行我们刚生成的可执行文件。试试它：
$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
Running `target/debug/guessing_game`
Hello, world!很好！run命令在我们需要快速重复运行一个项目时非常方便。我们的游戏就是这么一个项目，在我们添加新内容之前我们需要经常快速测试项目。
处理一次猜测
让我们开始吧！我们需要做的第一件事是让我们的玩家输入一个猜测。把这些放入你的src/main.rs：
use std::io;
fn main() {
println!("Guess the number!");
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");
println!("You guessed: {}", guess);
}这有好多东西！让我们一点一点地过一遍。
use std::io;我们需要获取用户输入，并接着打印结果作为输出。为此，我们需要标准库的io库。Rust 为所有程序只导入了很少一些东西，‘prelude’。如果它不在预先导入中，你将不得不直接use它。这还有第二个"prelude",ioprelude，它也起到了类似的作用：你引入它，它引入一系列拥有的 IO 相关的库。
fn main() {就像你之前见过的，main()是你程序的入口点。fn语法声明了一个新函数，()表明这里没有参数，而{开始了函数体。因为不包含返回类型，它假设是()，一个空的[元组](5.3.Primitive Types 原生类型.md#tuples)。
println!("Guess the number!");
println!("Please input your guess.");我们之前学过println!()是一个在屏幕上打印[字符串](5.17.Strings 字符串.md)的[宏](5.34.Macros 宏.md)。
let mut guess = String::new();现在我们遇到有意思的东西了！这一小行有很多内容。第一个我们需要注意到的是[let语句](5.1.Variable Bindings 变量绑定.md)，它用来创建“变量绑定”。它使用这个形式：
let foo = bar;这会创建一个叫做foo的新绑定，并绑定它到bar这个值上。在很多语言中，这叫做一个“变量"，不过 Rust 的变量绑定暗藏玄机。
例如，它们默认是[不可变的](5.10.Mutability 可变性.md)。这时为什么我们的例子使用了mut：它让一个绑定可变，而不是不可变。let并不从左手边获取一个名字，事实上它接受一个[模式（pattern）](5.14.Patterns 模式.md)。我们会在后面更多的使用模式。现在它使用起来非常简单：
let foo = 5; // immutable.
let mut bar = 5; // mutable噢，同时//会开始一个注释，直到这行的末尾。Rust 忽略[注释](5.4.Comments 注释.md)中的任何内容。
那么现在我们知道了let mut guess会引入一个叫做guess的可变绑定，不过我们也必须看看=的右侧所绑定的内容：String::new()。
String是一个字符串类型，由标准库提供。[String](5.17.Strings 字符串.md)是一个可增长的，UTF-8编码的文本。
::new()语法用了::因为它是一个特定类型的”关联函数“。这就是说，它与String自身关联，而不是与一个特定的String实例关联。一些语言管这叫一个“静态方法”。
这个函数叫做new()，因为它创建了一个新的，空的String。你会在很多类型上找到new()函数，因为它是创建一些类型新值的通常名称。
让我们继续：
io::stdin().read_line(&mut guess)
.expect("Failed to read line");这稍微有点多！让我们一点一点来。第一行有两部分。这是第一部分：
io::stdin()还记得我们如何在程序的第一行use std::io的吗？现在我们调用了一个与之相关的函数。如果我们不use std::io，那么我们就得写成std::io::stdin()。
这个特殊的函数返回一个指向你终端标准输入的句柄。更具体的，可参考std::io::Stdin。
下一部分将用这个句柄去获取用户输入：
.read_line(&mut guess)这里，我们对我们的句柄调用了read_line()方法。[“方法”](5.15.Method Syntax 方法语法.md)就像关联函数，不过只在一个类型的特定实例上可用，而不是这个类型本身。我们也向read_line()传递了一个参数：&mut guess。
还记得我们上面怎么绑定guess的吗？我们说它是可变的。然而，read_line并不接收String作为一个参数：它接收一个&mut String。Rust有一个叫做[“引用”](5.8.References and Borrowing 引用和借用.md)的功能，它允许你对一片数据有多个引用，用它可以减少拷贝。引用是一个复杂的功能，因为Rust的一个主要卖点就是它如何安全和便捷地使用引用。然而，目前我们还不需要知道很多细节来完成我们的程序。现在，所有我们需要了解的是像let绑定，引用默认是不可变的。因此，我们需要写成&mut guess，而不是&guess。
为什么read_line()会需要一个字符串的可变引用呢？它的工作是从标准输入获取用户输入，并把它放入一个字符串。所以它用字符串作为参数，为了可以增加输入，它必须是可变的。
不过我们还未完全看完这行代码。虽然它是单独的一行代码，但只是这个单独逻辑代码行的开头部分：
.expect("Failed to read line");当你用.foo()语法调用一个函数的时候，你可能会引入一个新行符或其它空白。这帮助我们拆分长的行。我们可以这么干：
io::stdin().read_line(&mut guess).expect("failed to read line");不过这样会难以阅读。所以我们把它分开，3 行对应 3 个方法调用。我们已经谈论过了read_line()，不过expect()呢？好吧，我们已经提到过read_line()将用户输入放入我们传递给它的&mut String中。不过它也返回一个值：在这个例子中，一个io::Result。Rust的标准库中有很多叫做Result的类型：一个泛型Result，然后是子库的特殊版本，例如io::Result。
这个Result类型的作用是编码错误处理信息。Result类型的值，像任何（其它）类型，有定义在其上的方法。在这个例子中，io::Result有一个expect()方法获取调用它的值，而且如果它不是一个成功的值，[panic!](Error Handling 错误处理.md)并带有你传递给它的信息。这样的panic!会使我们的程序崩溃，显示（我们传递的）信息。
如果我们去掉这两个函数调用，我们的程序会编译通过，不过我们会得到一个警告：
$ cargo build
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
src/main.rs:10:5: 10:39 warning: unused result which must be used,
#[warn(unused_must_use)] on by default
src/main.rs:10 io::stdin().read_line(&mut guess);
^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Rust警告我们我们并未使用Result的值。这个警告来自io::Result的一个特殊注解。Rust 尝试告诉你你并未处理一个可能的错误。阻止错误的正确方法是老实编写错误处理。幸运的是，如果我们只是想如果这有一个问题就崩溃的话，我们可以用这两个小方法。如果我们想从错误中恢复什么的，我们得做点别的，不过我们会把它留给接下来的项目。
这是我们第一个例子仅剩的一行：
println!("You guessed: {}", guess);
}这打印出我们保存输入的字符串。{}是一个占位符，所以我们传递guess作为一个参数。如果我们有多个{}，我们应该传递多个参数：
let x = 5;
let y = 10;
println!("x and y: {} and {}", x, y);简单加愉快。
总而言之，这只是一个观光。我们可以用cargo run运行我们写的：
$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
Please input your guess.
6
You guessed: 6好的！我们的第一部分完成了：我们可以从键盘获取输入，并把它打印回去。
生成一个秘密数字
接下来，我们要生成一个秘密数字。Rust标准库中还未包含随机数功能。然而，Rust 团队确实提供了一个rand crate。一个“包装箱”（crate）是一个 Rust 代码的包。我们已经构建了一个”二进制包装箱“，它是一个可执行文件。rand是一个”库包装箱“，它包含被认为应该被其它程序使用的代码。
使用外部包装箱是 Cargo 的亮点。在我们使用rand编写代码之前，我们需要修改我们的Cargo.toml。打开它，并在末尾增加这几行：
[dependencies]
rand="0.3.0"Cargo.toml的[dependencies]部分就像[package]部分：所有之后的东西都是它的一部分，直到下一个部分开始。Cargo使用依赖部分来知晓你用的外部包装箱的依赖，和你要求的版本。在这个例子中，我们用了0.3.0版本。Cargo理解语义化版本，它是一个编写版本号的标准。如果我们就是只想使用0.3.0，我们可以用=0.3.0。如果我们想要使用最新版本我们可以使用*或者我们可以使用一个范围的版本。Cargo文档包含更多细节。
现在，在不修改任何我们代码的情况下，让我们构建我们的项目：
$ cargo build
Updating registry `https://github.com/rust-lang/crates.io-index`
Downloading rand v0.3.8
Downloading libc v0.1.6
Compiling libc v0.1.6
Compiling rand v0.3.8
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)（当然，你可能会看到不同的版本）
很多新的输出！现在我们有了一个外部依赖，Cargo 从记录中获取了所有东西的最新版本，它们是来自Crates.io的一份拷贝。Crates.io 是 Rust 生态系统中人们发表开源 Rust 项目供他人使用的地方。
在更新了记录后，Cargo 检查我们的[dependencies]并下载任何我们还没有的东西。在这个例子中，虽然我们只说了我们要依赖rand，我们也获取了一份libc的拷贝。这是因为rand依赖libc工作。在下载了它们之后，它编译它们，然后接着编译我们的项目。
如果我们再次运行cargo build，我们会得到不同的输出：
$ cargo build没错，没有输出！Cargo 知道我们的项目被构建了，并且所有它的依赖也被构建了，所以没有理由再做一遍所有这些。没有事情做，它简单地退出了。如果我们再打开src/main.rs，做一个无所谓的修改，然后接着再保存，我们就会看到一行：
$ cargo build
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)所以，我们告诉Cargo我们需要任何0.3.x版本的rand，并且因此它获取在本文被编写时的最新版，v0.3.8。不过你瞧瞧当下一周，v0.3.9出来了，带有一个重要的 bug 修改吗？虽然 bug 修改很重要，不过如果0.3.9版本包含破坏我们代码的回归呢？
这个问题的回答是现在你会在你项目目录中找到的Cargo.lock。当你第一次构建你的项目的时候，Cargo 查明所有符合你的要求的版本，并接着把它们写到了Cargo.lock文件里。当你在未来构建你的项目的时候，Cargo 会注意到Cargo.lock的存在，并接着使用指定的版本而不是再次去做查明版本的所有工作。这让你有了一个可重复的自动构建。换句话说，我们会保持在0.3.8直到我们显式的升级，这对任何使用我们共享的代码的人同样有效，感谢锁文件。
当我们确实想要使用v0.3.9怎么办？Cargo 有另一个命令，update，它代表“忽略锁，搞清楚所有我们指定的最新版本。如果这能工作，将这些版本写入锁文件”。不过，默认，Cargo 只会寻找大于0.3.0小于0.4.0的版本。如果你想要移动到0.4.x，我们不得不直接更新Cargo.toml文件。当我们这么做，下一次我们cargo build，Cargo会更新索引并重新计算我们的rand要求。
关于Cargo和它的生态系统有很多东西要说，不过眼下，这是我们需要知道的一切。Cargo让重用库变得真正的简单，并且Rustacean们可以编写更小的由很多子包组装成的项目。
让我们真正的使用rand，这是我们的下一步：
extern crate rand;
use std::io;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("Guess the number!");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
println!("The secret number is: {}", secret_number);
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&mut guess)
.expect("failed to read line");
println!("You guessed: {}", guess);
}先修改第一行。现在它是extern crate rand。因为在[dependencies]声明了rand，我们可以用extern crate来让Rust知道我们正在使用它。这也等同于一个use rand;，所以我们可以通过rand::前缀使用rand包装箱中的一切。
下一步，我们增加了另一行use：use rand::Rng。我们一会将要使用一个方法，并且它要求Rng在作用域中才能工作。这个基本观点是：方法定义在一些叫做“特性（traits，也有译作特质）”的东西上面，而为了让方法能够工作，需要这个特性位于作用域中。关于更多细节，阅读trait部分。
这里还有两行我们增加的，在中间：
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
println!("The secret number is: {}", secret_number);我们用rand::thread_rng()函数来获取一个随机数生成器的拷贝，它位于我们特定的执行[线程](4.6.Concurrency 并发.md)的本地。因为use rand::Rng了，有一个gen_range()方法可用。这个函数获取两个参数，并产生一个位于其间的数字。它包含下限，不过不包含上限，所以需要1和101来生成一个1和100之间的数。
第二行仅仅打印出了秘密数字，这在开发程序时做简单测试很有用。不过在最终版本中我们会删除它。在开始就打印出结果就没什么可玩的了！
尝试运行新程序几次：
$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 7
Please input your guess.
4
You guessed: 4
$ cargo run
Running `target/debug/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 83
Please input your guess.
5
You guessed: 5好的！接下来：让我们比较我们的猜测和秘密数字。
比较猜测
现在我们得到了用户输入，让我们比较我们的猜测和随机值。这是我们的下一步，虽然它还不能正常工作：
extern crate rand;
use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("Guess the number!");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
println!("The secret number is: {}", secret_number);
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&mut guess)
.expect("failed to read line");
println!("You guessed: {}", guess);
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("Too small!"),
Ordering::Greater => println!("Too big!"),
Ordering::Equal => println!("You win!"),
}
}这有一些新东西。第一个是另一个use。我们带来了一个叫做std::cmp::Ordering类型到作用域中。接着，底部5行代码使用了它：
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("Too small!"),
Ordering::Greater => println!("Too big!"),
Ordering::Equal => println!("You win!"),
}cmp()可以在任何能被比较的值上调用，并且它获取你想要比较的值的引用。它返回我们之前use的Ordering类型。我们使用一个[match](5.13.Match 匹配.md)语句来决定具体是哪种Ordering。Ordering是一个[枚举（enum）](5.12.Enums 枚举.md)，它看起来像这样：
enum Foo {
Bar,
Baz,
}通过这个定义，任何Foo可以是Foo::Bar或者Foo::Baz。我们用::来表明一个特定enum变量的命名空间。
Ordering枚举有3个可能的变量：Less，Equal和Greater。match语句获取类型的值，并让你为每个可能的值创建一个“分支”。因为有 3 种类型的Ordering，我们有 3 个分支：
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("Too small!"),
Ordering::Greater => println!("Too big!"),
Ordering::Equal => println!("You win!"),
}如果它是Less，我们打印Too small!，如果它是Greater，Too big!，而如果Equal，You win!。match真的非常有用，并且在 Rust 中经常使用。
我确实提到过我们还不能正常运行，虽然。让我们试试：
$ cargo build
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
src/main.rs:28:21: 28:35 error: mismatched types:
expected `&collections::string::String`,
found `&_`
(expected struct `collections::string::String`,
found integral variable) [E0308]
src/main.rs:28 match guess.cmp(&secret_number) {
^~~~~~~~~~~~~~
error: aborting due to previous error
Could not compile `guessing_game`.噢！这是一个大错误。它的核心是我们有“不匹配的类型”。Rust 有一个强大的静态类型系统。然而，它也有类型推断。当我们写let guess = String::new()，Rust能够推断出guess应该是一个String，并因此不需要我们写出类型。而我们的secret_number，这有很多类型可以有从1到100的值：i32，一个 32 位数，或者u32，一个无符号的32位值，或者i64，一个 64 位值。或者其它什么的。目前为止，这并不重要，所以 Rust 默认为i32。然而，这里，Rust 并不知道如何比较guess和secret_number。它们必须是相同的类型。最终，我们想要我们作为输入读到的String转换为一个真正的数字类型，来进行比较。我们可以用额外 3 行来搞定它。这是我们的新程序：
extern crate rand;
use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("Guess the number!");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
println!("The secret number is: {}", secret_number);
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&mut guess)
.expect("failed to read line");
let guess: u32 = guess.trim().parse()
.expect("Please type a number!");
println!("You guessed: {}", guess);
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("Too small!"),
Ordering::Greater => println!("Too big!"),
Ordering::Equal => println!("You win!"),
}
}新的 3 行是：
let guess: u32 = guess.trim().parse()
.expect("Please type a number!");稍等，我认为我们已经用过了一个guess？确实，不过 Rust 允许我们用新值“遮盖（shadow）”之前的guess。这在这种具体的情况中经常被用到，guess开始是一个String，不过我们想要把它转换为一个u32。遮盖（Shadowing）让我们重用guess名字，而不是强迫我们想出两个独特的像guess_str和guess，或者别的什么。
我们绑定guess到一个看起来像我们之前写的表达式：
guess.trim().parse()这里，guess引用旧的guess，那个我们输入用到的String。String的trim()方法会去掉我们字符串开头和结尾的任何空格。这很重要，因为我们不得不按“回车”键来满足read_line()。这意味着如果输入5并按回车，guess看起来像这样：5\n。\n代表“新行”，回车键。trim()去掉这些，保留5给我们的字符串。字符串的parse()方法将字符串解析为一些类型的数字。因为它可以解析多种数字，我们需要给Rust一些提醒作为我们具体想要的数字的类型。因此，let guess: u32。guess后面的分号（:）告诉 Rust 我们要标注它的类型。u32是一个无符号的，32位整型。Rust 有[一系列内建数字类型](Primitive Types 原生类型.md#数字类型)，不过我们选择了u32。它是一个小正数的默认好选择。
就像read_line()，我们调用parse()可能产生一个错误。如果我们的字符串包含A?%?呢？并不能将它们转换成一个数字。为此，我们将做我们在read_line()时做的相同的事：使用expect()方法来在这里出现错误时崩溃。
让我们尝试下我们的程序！
$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
Running `target/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 58
Please input your guess.
76
You guessed: 76
Too big!很好！你可以看到我甚至在我的猜测前加上了空格，不过它仍然识别出我猜了 76。运行这个程序几次，并检测猜测正确的值，和小的值。
现在我们让游戏大体上能玩了，不过我们只能猜一次。让我们增加循环来改变它！
循环
loop关键字给我们一个无限循环。让我们加上它：
extern crate rand;
use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("Guess the number!");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);
println!("The secret number is: {}", secret_number);
loop {
println!("Please input your guess.");
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&mut guess)
.expect("failed to read line");
let guess: u32 = guess.trim().parse()
.expect("Please type a number!");
println!("You guessed: {}", guess);
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("Too small!"),
Ordering::Greater => println!("Too big!"),
Ordering::Equal => println!("You win!"),
}
}
}并试试看。不过稍等，难道我们仅仅加上一个无限循环吗？是的。记得我们我们关于parse()的讨论吗？如果我们给出一个非数字回答，明显我们会return并退出：
$ cargo run
Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///home/you/projects/guessing_game)
Running `target/guessing_game`
Guess the number!
The secret number is: 59
Please input your guess.
45
You guessed: 45
Too small!
Please input your guess.
60
You guessed: 60
Too big!
Please input your guess.
59
You guessed: 59
You win!
Please input your guess.
quit
thread '<main>' panicked at 'Please type a number!'啊哈！quit确实退出了。就像任何其它非数字输入。好吧，这至少不是最差的想法。首先，如果你赢得了游戏，那我们就真的退出它：