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出版者:高等教育出版社

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页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:89.0

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isbn号码:9787040131901

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• 工具书
• C#
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图书简介：精通 Rust 编程：从基础到高级应用 第一章：Rust 语言的崛起与核心理念 Rust 语言作为近年来编程界冉冉升起的新星，以其独特的“安全、并发、性能”三位一体的设计哲学，迅速赢得了系统级编程、WebAssembly 开发以及高性能计算领域的青睐。本书旨在为读者提供一套全面、深入且实用的 Rust 编程指南，帮助有志于掌握这门现代系统级语言的开发者，从零开始构建健壮、高效的应用程序。 本章首先追溯 Rust 的起源与发展历程，探讨它为何能在 C/C++ 长期占据主导地位的领域中脱颖而出。我们将深入剖析 Rust 的设计哲学——如何在不使用传统垃圾回收机制（GC）的前提下，保证内存安全。这主要归功于其革命性的所有权（Ownership）系统、借用（Borrowing）规则以及生命周期（Lifetimes）的概念。理解这些底层机制是掌握 Rust 编程的基石。 我们会详细介绍 Rust 的编译器 `rustc` 及其构建工具链 `Cargo`。Cargo 不仅仅是一个包管理器，更是项目初始化、依赖管理、编译构建和测试运行的一站式解决方案。掌握 Cargo 的使用，能极大地提升开发效率。此外，本章还将介绍 Rust 独特的模块系统，包括如何组织大型项目结构、使用 `use` 关键字进行路径解析，以及理解公共（`pub`）和私有（默认）可见性规则，为后续的复杂项目开发打下坚实的组织基础。 第二章：基础语法与数据结构精讲 本章聚焦于 Rust 的基础语法要素，确保读者对这门语言的基本“词汇”和“句式”有清晰的认识。我们将从变量声明与可变性开始，强调 Rust 默认变量的不可变性，以及如何通过 `mut` 关键字实现可变性。接着，我们深入探讨 Rust 丰富且强大的数据类型系统，包括标量类型（整数、浮点数、布尔值、字符）和复合类型（元组与数组）。 流程控制是任何编程语言的骨干。本书将详述 Rust 中的条件表达式（`if`/`else if`/`else`）和循环结构（`loop`, `while`, `for`）。Rust 的 `for` 循环与迭代器（Iterator）的结合是其一大亮点，我们将展示如何利用迭代器的高效特性来处理集合数据，并介绍 `match` 表达式的强大功能——它远超传统语言中的 `switch` 语句，能够处理复杂的分支逻辑和模式匹配。 结构体（Structs）和枚举（Enums）是 Rust 中定义自定义数据类型的核心工具。我们将详细讲解如何定义结构体，包括传统结构体、元组结构体和单元结构体。对于枚举，我们将重点剖析其“代数数据类型”（ADT）的本质，特别是如何使用元组和结构体来丰富枚举变体，这为处理复杂状态和异构数据奠定了基础。 第三章：所有权、借用与生命周期：内存安全的基石 本章是全书的核心与难点，也是 Rust 区别于其他语言的关键所在。我们将以最直观的方式解释“所有权”的概念：每个值在任何时候都只有一个所有者。当所有者离开作用域时，值被自动丢弃（Drop），从而实现了无 GC 的内存释放。 随后，我们深入探讨“借用”机制。借用允许我们在不转移所有权的情况下访问数据。我们将区分共享引用（不可变借用 `&T`）和可变引用（可变借用 `&mut T`）。本书将结合大量的代码示例，阐释“不可变引用可以有多个，但可变引用必须是唯一的”这一核心规则，以及编译器如何强制执行这些规则，从而预防数据竞争（Data Race）。 生命周期（Lifetimes）是引用存在的“保质期”。尽管编译器通常可以推断生命周期，但在函数签名和结构体中，我们需要显式声明它们。本章将系统地介绍生命周期的语法标记（如 `'a`），解释“生命周期省略规则”，并重点讲解“生命周期联合”（Lifetime Elision Rules）以及如何在包含引用的结构体中正确地标注生命周期，确保引用的有效性贯穿其使用范围。掌握生命周期，意味着真正理解了 Rust 的编译时内存保证。 第四章：泛型、Trait 与组合式编程 为了编写可重用且类型安全的抽象代码，泛型（Generics）是必不可少的工具。本章详细讲解如何在函数、结构体和枚举中使用泛型参数，使代码能够适应多种数据类型而不牺牲类型安全。 然而，真正的组合式编程能力来源于 Trait（特质）。Trait 类似于其他语言中的接口（Interface），但功能更为强大。我们将讲解如何定义 Trait，如何为现有类型实现 Trait，以及如何使用 Trait 界定约束（Trait Bounds）来限制泛型参数的类型。 重点内容包括标准库中至关重要的 Trait，如 `Clone`、`Copy`、`Debug`、`Default` 等。我们还将深入探讨“Trait 对象”（Trait Objects），了解它们如何实现动态分发（Dynamic Dispatch），以及它们在面向对象设计模式中的应用，如使用 `Box` 来构建异构集合。此外，本书还会介绍关联类型（Associated Types）在 Trait 中的高级用法，这是理解 Rust 迭代器模式的关键。 第五章：错误处理：有预期与无预期的路径 Rust 认为错误是程序流的一部分，而非例外情况，因此它提供了优雅且强制性的错误处理机制。本章首先区分两种主要错误：可恢复的错误和不可恢复的错误。 对于不可恢复的错误，我们将介绍 `panic!` 宏及其在程序崩溃时的作用。然后，我们将介绍更常用的可恢复错误处理：`Result` 枚举。我们将展示如何使用 `match` 表达式来显式地处理 `Ok(T)` 和 `Err(E)` 状态。 本书的核心在于讲解 Rust 惯用的错误传播技巧。我们将深入剖析 `?` 运算符（问号操作符），它极大地简化了错误向上传递的过程，并讲解 `?` 操作符背后的类型转换机制。此外，我们将讨论如何自定义错误类型，包括如何实现 `std::error::Error` Trait，并利用 `From` Trait 实现自动的错误类型转换，构建出清晰、可维护的错误处理层。 第六章：并发编程与线程安全 Rust 凭借其内存安全保证，成为了编写并发代码的理想选择。本章将带领读者探索 Rust 在多线程环境下的安全模型。我们将从底层操作系统的线程 API 开始，介绍 `std::thread::spawn` 的使用。 接着，我们深入探讨并发控制原语：互斥锁（`Mutex`）和读写锁（`RwLock`）。我们将解释 `MutexGuard` 如何确保在任何时候只有一个线程可以修改受保护的数据。 并发编程的另一关键是线程间安全的数据共享。本章将重点剖析 `Send` 和 `Sync` 这两个标记 Trait，它们是编译器确保数据在线程间安全传输和共享的幕后功臣。我们将详细讲解 `Arc`（原子引用计数）如何与 `Mutex` 结合使用，以实现跨线程的安全、共享所有权。 最后，我们将介绍更高级的并发抽象，如通道（Channels），特别是基于消息传递的并发模型（`std::sync::mpsc`），以及异步编程的基础——`async`/`await` 语法与运行时（Runtime）的概念，为下一章节的深入学习做铺垫。 第七章：异步编程：高效的 I/O 密集型应用 随着网络服务和高并发需求的增加，异步编程已成为现代后端开发的主流。Rust 通过 `async`/`await` 语法和强大的 Future 抽象，提供了零成本的异步执行模型。 本章首先解释 Future 的概念，即“可以被完成的值”。我们将详细剖析 `async` 函数是如何被编译器转换为可被调度的 Future。接着，我们会引入异步运行时（Runtime）的概念，并以 Tokio 库为例，展示如何设置和运行异步任务。 我们将学习如何使用 `tokio::spawn` 来启动并发任务，如何使用 `await` 来等待任务完成，以及如何使用不同的同步原语（如异步版本的 `Mutex` 和 `RwLock`）来管理并发状态。本书还会涵盖异步迭代器、异步流（Stream）以及如何在异步环境中安全地进行错误处理和资源管理。通过本章的学习，读者将能够构建出高性能、高吞吐量的网络服务和客户端应用。 第八章：测试、文档与性能优化 高质量的软件离不开严格的测试和完善的文档。本章讲解 Rust 内建的测试框架。我们将介绍单元测试（Unit Tests）如何放置在模块内部，集成测试（Integration Tests）如何放在 `tests` 目录下，以及文档测试（Doc Tests）如何确保文档与代码同步更新。我们还将介绍如何使用 `[cfg(test)]` 属性来条件编译测试代码，以及如何使用 `[should_panic]` 来测试错误路径。 性能优化是系统级语言的重要考量。本章将介绍如何使用 Cargo 的内置基准测试工具（若使用外部库如 Criterion）来衡量代码性能。更重要的是，我们将探讨如何通过分析编译器的输出（如 LLVM 优化级别）和理解借用检查器的行为，来避免引入不必要的性能开销，例如不必要的堆分配和数据拷贝。 第九章：生态系统与高级主题 Rust 的生态系统（Crates.io）极为活跃。本章将带读者走出标准库，探索 Rust 生态中一些核心和流行的库： 1. 序列化与反序列化： 使用 `serde` 库进行 JSON、YAML 等数据格式的高效处理。 2. 网络编程： 简要介绍 `reqwest`（客户端）和 `actix-web`/`warp`/`axum`（服务器框架）的架构特点。 3. 命令行工具开发： 利用 `clap` 库构建功能强大的 CLI 工具。 最后，我们将触及一些高级主题，如 FFI（Foreign Function Interface），学习如何安全地与 C 语言代码进行互操作，这是 Rust 融入现有基础设施的关键能力。同时，也将简要介绍不安全 Rust（`unsafe` Rust）的使用场景和严格的限制，强调只有在绝对必要时才应使用它，并始终遵循 Rust 的安全边界。

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这本书的深度和广度确实让人惊叹，它不仅仅停留在教会你如何写出能运行的代码层面，更深入地探讨了“为什么我们要这样写”的哲学层面。我特别欣赏作者在讲解数据结构和算法部分时的那种严谨性。他没有仅仅给出算法的伪代码，而是详细分析了每一步操作的时间复杂度和空间复杂度，并且用图表清晰地展示了不同优化策略下的性能差异。我记得有一章专门讨论了垃圾回收机制（Garbage Collection），内容深入到内存池的管理和代际回收的原理，这在很多入门书籍中都是一带而过的内容。这本书却花了大篇幅，甚至结合了CLR（公共语言运行时）的工作机制进行剖析。读完这一章，我才真正理解了为什么在某些情况下，手动管理资源（比如使用`IDisposable`接口）是至关重要的，而不是盲目地相信“系统会自动清理一切”。这种对底层机制的揭示，极大地提升了我对C#这门语言的掌控感，让我的代码不再是黑箱操作，而是可以被精确控制的机器。对于那些希望从“代码实现者”跃升为“系统架构师”的读者来说，这种深度分析是无价之宝。

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这本书的封面设计得相当引人注目，那种深沉的蓝色调搭配着简洁的银色字体，散发着一种专业又沉稳的气息。我第一次在书店看到它时，就被那种低调的质感所吸引。翻开内页，纸张的触感也很舒适，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。不过，更让我印象深刻的是它对基础概念的阐述方式。作者似乎非常注重引导读者的思维，而不是简单地堆砌语法规则。举例来说，在讲解面向对象编程（OOP）的核心思想时，作者没有直接抛出复杂的术语，而是通过一系列非常贴近生活、甚至有些幽默的比喻，将抽象的继承、多态概念具象化。我记得他用了一个关于“乐高积木”和“变形金刚”的比喻来解释类和实例，那个瞬间，我感觉困扰我很久的那些理论壁垒一下子就被打破了。这种循序渐进、寓教于乐的教学风格，对于像我这样从其他语言转向C#的新手来说，简直是太友好了。它构建了一个坚实的地基，让我有信心去探索后面更复杂的主题，而不是在初学阶段就被大量的技术细节压垮。从整体的排版来看，代码示例的字体大小和行距都经过了精心调整，清晰易读，即便是复杂的代码块也能迅速抓住重点，这在编程书籍中是相当难得的细节体现。

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在阅读体验上，这本书的章节结构设计得极其合理，逻辑链条非常顺畅，几乎没有那种突兀的知识点跳跃感。作者似乎非常了解读者的认知曲线。比如，在引入异步编程（Async/Await）之前，他巧妙地通过一个关于“餐馆点餐流程”的场景模拟，解释了同步阻塞带来的效率瓶颈，让读者在实际问题驱动下，主动去寻求异步解决方案。当真正接触到`Task`和`Await`关键字时，概念的接受度会高很多。而且，本书的配套资源也做得非常到位。书中的每一个示例代码，都可以在配套的GitHub仓库中找到，并且是经过严格测试和版本控制的。这意味着我可以在不打断阅读流程的情况下，直接运行和修改代码，实时观察变化，这对于巩固学习效果是至关重要的。这种线上线下联动的学习模式，极大地增强了学习的沉浸感和互动性，远胜于那些只有死板文字和孤立代码片段的书籍。它提供了一个完整的、可操作的学习环境，让理论知识真正落地生根。

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这本书在语言特性的更新和前瞻性方面做得非常出色。作为一本技术书籍，如果内容滞后于主流框架的发展，那就失去了时效价值。然而，我惊喜地发现，本书对.NET Core乃至最新的.NET版本的特性进行了充分的、前瞻性的介绍。例如，对于Records（记录类型）、Nullable Reference Types（可空引用类型）这些相对较新的语法糖和编译时检查机制，作者不仅详细说明了它们的用法，更重要的是，深入探讨了引入这些特性的设计动机和它们如何解决旧有代码中的痛点。尤其是在处理可空性时，作者展示了如何利用编译器的静态分析能力来规避经典的“空引用异常”，这种对现代C#编程范式的拥抱，使得这本书的生命力得到了极大的延长。它不仅仅是一本关于C#语法的教科书，更像是一份关于如何用最现代、最高效的方式来构建健壮应用程序的实践指南。这种与时俱进的态度，让我感觉自己正在学习的知识体系是稳固且面向未来的。

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要说这本书最让我印象深刻的一点，那就是作者对代码风格和可维护性的强调。在许多技术书籍中，代码常常只是为了演示功能而存在，往往缺乏规范性。但这本书非常注重展示“如何写出专业级别的代码”。在讲解类和接口设计时，作者引入了SOLID原则，并且在每一个设计模式的示例中，都严格遵守了这些原则。他会特意指出，我们选择某种设计模式（比如工厂模式或策略模式）并非为了炫技，而是为了提高代码的扩展性和可测试性。书中穿插着许多“反面教材”的对比分析，比如展示一段使用了过度耦合的、难以修改的代码，然后逐步重构，直到它符合最佳实践。这种“先破后立”的教学手法，让读者深刻体会到规范代码的重要性，而不仅仅是满足于“代码能跑起来”的低级趣味。这种对工程素养的培养，是任何速成手册都无法给予的宝贵财富，它教会了我如何与未来的自己和同事进行高效的代码沟通。

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