欢迎来到学习 Rust 的第三天！我参考的是 Steve Klabnik 的《Rust 编程语言》一书。今天我们要用 Rust 来制作一个猜数字的游戏。
引言
我们将创建一个游戏，它会在 1 到 100 之间随机选择一个数字，用户需要猜出这个数字，猜对了就赢了。
算法
伪代码如下所示：
secret_number = （生成一个随机数）
loop {
写入“请输入你的猜测”
读取猜测
写入“你的猜测：${guess}”
if(猜测 > secret_number){
写入“太高了！”
}else if(猜测 < secret_number){
写入“太低了！”
}else if(猜测==数字){
写入“你赢了！”
跳出循环
}
}
步骤一：设置新项目
使用 cargo new 命令来设置一个项目：
$ cargo new guessing_game
$ cd guessing_game
步骤二：声明变量并读取用户输入
文件名：main.rs
use std::io;
fn main() {
println!("猜数字游戏");
println!("请输入你的猜测");
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取失败");
println!("你的猜测：{}", guess);
}
让我们逐行解析这段代码：
use std::io;这一行将std::io（标准输入/输出）库引入到作用域中。std::io库提供了许多处理输入/输出的有用功能。fn main(){...}这是主函数，程序的执行从这里开始。println!("猜数字游戏");println!是一个宏，用于将文本打印到控制台。println!("请输入你的猜测");这一行提示用户输入他们的猜测。let mut guess = String::new();这一行声明了一个可变变量guess并将其初始化为空字符串。mut表示该变量是可变的，即其值可以改变。String::new()创建了一个新的空字符串。io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取失败");这一行从标准输入（键盘）读取用户输入。输入的内容被放入guess字符串中。如果这个过程失败，程序将停止执行并显示“读取失败”的消息。println!("你的猜测：{guess}");这一行打印出字符串“你的猜测：”，后跟用户输入的内容。
步骤三：生成一个随机数
为了增加可玩性，每次游戏都应该产生不同的数字。Rust 标准库没有包含随机数功能，但 Rust 团队提供了一个 rand crate 来实现这个目的。
一个 Rust crate 就像是一个整齐打包的代码盒子，你可以轻松地在 Rust 编程语言中使用和与他人分享。
使用 rand crate：
文件名：Cargo.toml
[package]
name = "guessing_game"
version = "0.1.0"
edition = "2021"
[dependencies]
rand = "0.8.5" #添加这一行
理解 Cargo.toml 文件：
- [package]
name = "guessing_game"：指定 Rust 包（或 crate）的名称为 “guessing_game”。version = "0.1.0"：指定 crate 的版本为 “0.1.0”。edition = "2021"：指定要使用的 Rust 版本（在本例中是 2021 版）。
- [dependencies]
rand = "0.8.5"：添加对 “rand” crate 版本 “0.8.5” 的依赖。这意味着 “guessing_game” crate 依赖于 “rand” crate 提供的功能，具体版本为 0.8.5。
简单来说，这个配置文件（Cargo.toml）就像是你 Rust 项目的配方，指定了它的名称、版本、Rust 版本以及任何外部依赖项（在本例中是 “rand” crate）。
在这之后，不改变任何代码，运行 cargo build，为什么我们要这么做呢？
- 获取依赖项：
cargo build获取并更新项目中在Cargo.toml中指定的依赖项。 - 解决依赖关系： 它解决并确保安装了正确版本的依赖项。
- 构建过程： 将 Rust 代码和依赖项编译成可执行文件或库。
- 检查错误： 识别和报告编译错误，确保代码一致性。
- 更新锁文件： 更新
Cargo.lock文件以记录确切的依赖版本，以保证可重现性。
现在让我们看看代码：
use std::io;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("猜数字游戏！");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
println!("秘密数字：{}", secret_number);
println!("请输入你的猜测");
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取失败");
println!("你的猜测：{}", guess);
}
运行程序：
$ cargo run
猜数字游戏！
秘密数字：69
请输入你的猜测
32
你的猜测：32
让我们来看看这里做了什么：
use rand::Rng;：这一行是一个导入语句，将Rngtrait 引入到作用域中，允许你使用它的方法。rand::thread_rng()：这部分初始化一个特定于当前线程的随机数生成器。rand::thread_rng()函数返回一个实现了Rngtrait 的类型。.gen_range(1..=100)：利用随机数生成器（Rngtrait），此代码调用gen_range方法生成一个指定范围内的随机数。范围被定义为1..=100，意味着生成的数字应该在 1 到 100 之间（包括边界）。
第四步：将猜测与用户输入进行比较
现在我们已经获取了用户输入，程序将用户的猜测与秘密数字进行比较，以确定他们是否猜对了。如果猜测与秘密数字相匹配，用户就成功了；否则，程序将评估猜测是太大还是太小。
让我们看看代码，然后分解一下：
use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("猜数字游戏开始！");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
println!("秘密数字：{}", secret_number);
println!("请猜测一个数字");
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取输入失败");
let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("请输入一个数字！");
println!("你的猜测：{}", guess);
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("太小了！"),
Ordering::Greater => println!("太大了！"),
Ordering::Equal => println!("你赢了！"),
}
}
运行程序：
$ cargo run
猜数字游戏开始！
秘密数字 : 48
请猜测一个数字
98
你的猜测：98
太大了！
解释：
let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("请输入一个数字！");：重新定义了变量guess，将字符串解析为无符号32位整数。如果解析失败，则打印错误消息。match guess.cmp(&secret_number) { ... }：使用match语句将用户的猜测与秘密数字进行比较，处理三种情况：小于、大于或等于秘密数字。
变量重新定义：
- 变量重新定义是指声明了与现有变量相同名称的新变量，从而有效地“遮蔽”了先前的变量。
- 在这段代码中，
let guess: u32 = ...就是一个变量重新定义的例子。第二个guess遮蔽了第一个，将其类型从String更改为u32。变量重新定义通常用于重新分配具有新值和类型的变量，同时保持相同的名称。
第五步：循环直到用户赢得游戏
在第五步中，程序实现了一个循环结构，重复提示用户猜测，直到他们正确猜出秘密数字，就像我们在算法中看到的那样。
和往常一样，先看代码，再解释：
use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("猜数字游戏开始！");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
println!("秘密数字：{}", secret_number);
loop {
println!("请猜测一个数字");
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取输入失败");
let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("请输入一个数字！");
println!("你的猜测：{}", guess);
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("太小了！"),
Ordering::Greater => println!("太大了！"),
Ordering::Equal => {
println!("你赢了！");
break;
},
}
}
}
运行程序：
$ cargo run
猜数字游戏开始！
秘密数字：23
请猜测一个数字
4
你的猜测：4
太小了！
请猜测一个数字
76
你的猜测：76
太大了！
请猜测一个数字
23
你的猜测：4
你赢了！
解释：
loop{...}语句用于创建一个无限循环。- 我们使用
break语句来退出程序，当变量guess和secret_number相同时。
第六步：异常处理
在第六步中，我们要处理无效输入和由此引起的错误。例如：在提示中输入一个字符串
use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;
fn main() {
println!("猜数字游戏开始！");
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);
println!("秘密数字：{}", secret_number);
loop {
println!("请猜测一个数字");
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取输入失败");
let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
Ok(num) => num,
Err(_) => continue,
};
println!("你的猜测：{}", guess);
match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!("太小了！"),
Ordering::Greater => println!("太大了！"),
Ordering::Equal => {
println!("你赢了！");
break;
},
}
}
}
运行程序：
$ cargo run
猜数字游戏开始！
秘密数字：98
请猜测一个数字
喵喵
请猜测一个数字
43
你的猜测：43
太小了！
解析用户输入：
- 尝试将
guess中的字符串解析为无符号32位整数。 - 使用
trim方法从用户的输入中去除前导和尾随空白。
匹配语句：
match语句检查解析操作的结果。Ok(num) => num：如果解析成功，则将解析的数字赋给变量guess。
错误处理：
Err(_) => continue：如果解析过程中出现错误，占位符_匹配任何错误，循环内的代码继续执行，提示用户再次输入。
总结
在本文中，我们通过构建一个猜数字游戏开始了我们的 Rust 第三天学习之旅。以下是涉及的关键步骤和概念的总结：
简介
- 目标是创建一个游戏，让用户猜一个在1到100之间随机生成的数字。
算法
- 概述了一个通用的算法，提供了游戏逻辑的高层概览。
第一步：设置一个新项目
- 使用
cargo new创建了一个名为 “guessing_game” 的新 Rust 项目。
第二步：声明变量和读取用户输入
- 使用
std::io介绍了基本的输入/输出功能。 - 展示了如何读取用户输入，初始化变量和打印消息。
第三步：生成随机数
- 添加了
randcrate 作为依赖项来生成随机数。 - 使用
rand::thread_rng().gen_range(1..=100)生成了一个介于1和100之间的随机数。
第四步：将猜测与用户输入进行比较
- 引入了变量重定义，并将用户输入与秘密数字进行比较。
- 使用
match语句处理不同的比较结果。
第五步：循环直到用户赢得游戏
- 实现了循环结构，允许用户重复猜测，直到他们正确猜出秘密数字为止。
第六步：异常处理
- 通过为用户输入解析过程添加错误处理来解决潜在错误。
- 使用
continue语句在发生错误时跳过当前迭代，并再次提示用户。
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