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一本用Rust进行系统编程的实践指南。
内容简介
本书通过探索多种系统编程概念和技术引入Rust编程语言，在深入探索计算机工作原理的同时，帮助读者了解Rust的所有权系统、Trait、包管理、错误处理、条件编译等概念，并通过源自现实的示例来帮助读者了解Rust中的内存模型、文件操作、多线程、网络编程等内容。本书旨在帮助读者理解如何用Rust进行系统编程，并提供了一些使用Rust编写代码的技巧。本书给出了10余个源自现实的示例，让读者不仅能了解Rust语法，还能了解Rust的实际运用。本书适合所有对Rust感兴趣的读者阅读。要更好地掌握本书涵盖的内容，读者应具备一定的编程经验，至少应对计算机编程的基本概念有所了解。
章节目录
- 扉页
- 内容提要
- 给所有渴望编写更安全软件的你们！
- 致谢
- 序
- 前言
- 关于封面人物
- 目录
- 第一部分 Rust 语言的特色
- 第1章 Rust语言介绍
- 1.1 哪些地方使用了 Rust？
- 1.2 在工作中提倡使用 Rust
- 1.3 Rust初体验
- 1.3.1 直通“Hello, world!”
- 1.3.2 第一个Rust程序
- 1.4 下载本书源代码
- 1.5 使用Rust语言的感受如何？
- 1.6 Rust语言是什么？
- 1.6.1 Rust的目标：安全性
- 1.6.2 Rust的目标：生产力
- 1.6.3 Rust的目标：控制
- 1.7 Rust的主要特点
- 1.7.1 性能
- 1.7.2 并发
- 1.7.3 内存使用效率
- 1.8 Rust的缺点
- 1.8.1 循环数据结构
- 1.8.2 编译速度
- 1.8.3 严格
- 1.8.4 语言的大小
- 1.8.5 炒作
- 1.9 TLS安全性问题的研究
- 1.9.1 “心脏出血”
- 1.9.2 跳转到失败
- 1.10 Rust最适用于哪些领域？
- 1.10.1 命令行实用程序
- 1.10.2 数据处理
- 1.10.3 扩展应用程序
- 1.10.4 资源受限的环境
- 1.10.5 服务器端应用
- 1.10.6 桌面应用程序
- 1.10.7 桌面
- 1.10.8 移动端
- 1.10.9 Web
- 1.10.10 系统编程
- 1.11 Rust的隐式特性：它的社区
- 1.12 Rust术语表
- 本章小结
- 第2章 Rust语言基础
- 2.1 创建一个可运行的程序
- 2.1.1 编译单文件的Rust程序
- 2.1.2 使用cargo编译Rust项目
- 2.2 初探Rust语法
- 定义变量和调用函数
- 2.3 数字类型
- 2.3.1 整数和浮点数
- 2.3.2 整数的二进制、八进制及十六进制表示法
- 2.3.3 数字的比较运算
- 2.3.4 有理数、复数和其他数字类型
- 2.4 流程控制
- 2.4.1 for循环：迭代的中心支柱
- 2.4.2 continue：跳过本次迭代余下的部分
- 2.4.3 while：循环，直到循 环条件改变了循环的状态
- 2.4.4 loop：Rust循环结构的基本组件
- 2.4.5 break：立即退出循环
- 2.4.6 if、if else和else：条件测试
- 2.4.7 match：类型感知的模式匹配
- 2.5 定义函数
- 2.6 使用引用
- 2.7 项目：绘制芒德布罗集
- 2.8 高级函数定义
- 2.8.1 显式生命周期注解
- 2.8.2 泛型函数
- 2.9 创建grep-lite
- 2.10 使用数组、切片和动态数组来创建数据列表
- 2.10.1 数组
- 2.10.2 切片
- 2.10.3 动态数组
- 2.11 包含第三方代码
- 2.11.1 增加对正则表达式的支持
- 2.11.2 生成包的本地化文档
- 2.11.3 使用rustup管理Rust工具链
- 2.12 命令行参数的支持
- 2.13 从文件中读取
- 2.14 从标准输入中读取
- 本章小结
- 第3章 复合数据类型
- 3.1 使用普通函数对 API进行实验
- 3.2 使用结构体为文件建模
- 3.3 使用impl为结构体添加方法
- 通过实现new()方法来简化对象的创建
- 3.4 返回错误信息
- 3.4.1 修改一个著名的全局变量
- 3.4.2 使用Result作为返回类型
- 3.5 定义并使用枚举体
- 使用枚举体来管理内部状态
- 3.6 使用trait来定义共有的行为
- 3.6.1 创建名为Read的trait
- 3.6.2 为类型实现std::fmt::Display
- 3.7 将类型暴露给外部使用
- 保护私有的数据
- 3.8 创建内联文档
- 3.8.1 使用rustdoc给单个源文件生成文档
- 3.8.2 使用 cargo 为一个包及其依赖的包生成文档
- 本章小结
- 第4章 生命周期、所有权和借用
- 4.1 实现一个模拟的立方体卫星地面站
- 4.1.1 遇到第一个生命周期问题
- 4.1.2 基本类型的特殊行为
- 4.2 本章图例的说明
- 4.3 所有者是什么？它有什么职责？
- 4.4 所有权是如何移动的？
- 4.5 解决所有权的问题
- 4.5.1 在不需要完整所有权的地方，使用引用
- 4.5.2 使用更少的长存活期的值
- 4.5.3 在需要完整所有权的地方，复制长存活期的值
- 4.5.4 把数据包装到特殊的类型中
- 本章小结
- 第二部分 揭开系统编程的神秘面纱
- 第5章 深入理解数据
- 5.1 位模式和类型
- 5.2 整数的生存范围
- 理解字节序
- 5.3 小数的表示形式
- 5.4 浮点数
- 5.4.1 观察f32的内部
- 5.4.2 分离出符号位
- 5.4.3 分离出指数
- 5.4.4 分离出尾数
- 5.4.5 剖析一个浮点数
- 5.5 定点数格式
- 5.6 从随机字节中生成随机概率
- 5.7 实现一个 CPU模拟器以建立函数也是数据的观念
- 5.7.1 CPU原型1：加法器
- 5.7.2 CPU原型1完整的清单
- 5.7.3 CPU原型2：累加器
- 5.7.4 CPU原型3：调用函数
- 5.7.5 CPU 4：添加额外功能
- 本章小结
- 第6章 内存
- 6.1 指针
- 6.2 探索Rust的引用和指针类型
- 6.2.1 Rust中的原始指针
- 6.2.2 Rust指针的生态系统
- 6.2.3 智能指针构建块
- 6.3 为程序提供存储数据的内存
- 6.3.1 栈
- 6.3.2 堆
- 6.3.3 什么是动态内存分配？
- 6.3.4 分析动态内存分配的影响
- 6.4 虚拟内存
- 6.4.1 背景
- 6.4.2 第一步：让一个进程来扫描它自己的内存
- 6.4.3 把虚拟地址翻译为物理地址
- 6.4.4 第二步：通过操作系统来扫描地址空间
- 6.4.5 第三步：读取和写入进程内存中的字节数据
- 本章小结
- 第7章 文件与存储
- 7.1 文件格式是什么？
- 7.2 创建你自己的用于存储数据的文件格式
- 使用serde和bincode把数据写入磁盘
- 7.3 实现一个 hexdump的克隆
- 7.4 Rust中的文件操作
- 7.4.1 使用Rust打开一个文件并控制文件的模式
- 7.4.2 使用std::fs::Path以一种 类型安全的方式与文件系统进行交互
- 7.5 使用基于日志结构、仅追加的存储架构，来实现一个键值存储
- 7.5.1 键值模型
- 7.5.2 讲解actionkv v1：一个带有命令行接口的内存中的键值存储
- 7.6 Actionkv v1：前端代码
- 使用条件编译来定制要编译的内容
- 7.7 理解ACTIONKV的核心：LIBACTIONKV包
- 7.7.1 初始化ActionKV结构体
- 7.7.2 处理单条记录
- 7.7.3 以确定的字节顺序将多字节二进制数据写入磁盘
- 7.7.4 使用校验和来验证I/O错误
- 7.7.5 向已存在的数据库中插入一个新的键值对
- 7.7.6 actionkv的完整清单
- 7.7.7 使用HashMap和BTreeMap来处理键和值
- 7.7.8 创建一个HashMap并用值来填充它
- 7.7.9 从HashMap和BTreeMap中来检索值
- 7.7.10 在HashMap和BTreeMap之间如何选择
- 7.7.11 给actionkv v2.0添加数据库索引
- 本章小结
- 第8章 网络
- 8.1 全部的网络体系都在 7个分层中
- 8.2 使用reqwest来生成一个HTTP GET请求
- 8.3 trait对象
- 8.3.1 trait对象能做什么？
- 8.3.2 trait对象是什么？
- 8.3.3 创建一个微型的角色扮演游戏：rpg项目
- 8.4 TCP
- 8.4.1 端口号是什么？
- 8.4.2 把主机名转换为IP地址
- 8.5 以符合工效学的方式处理来自多个包的错误
- 8.5.1 问题：无法返回多种错误类型
- 8.5.2 通过定义错误类型来包装下游的错误
- 8.5.3 使用unwrap()和expect()来“作弊”
- 8.6 MAC地址
- 生成MAC地址
- 8.7 使用Rust的枚举体来实现状态机
- 8.8 原始TCP
- 8.9 创建一个虚拟网络设备
- 8.10 原始HTTP
- 本章小结
- 第9章 时间与时间保持
- 9.1 背景
- 9.2 时间源
- 9.3 一些相关的术语定义
- 9.4 时间的编码
- 时区的表示
- 9.5 clock v0.1.0：教会一个应用程序如何报时
- 9.6 clock v0.1.1：格式化时间戳以符合ISO 8601和电子邮件的标准
- 9.6.1 重构clock v0.1.0的代 码以支持更广泛的体系结构
- 9.6.2 时间的格式化
- 9.6.3 提供一个完整的命令行接口
- 9.6.4 clock v0.1.1：完整的项目代码
- 9.7 clock v0.1.2：设置时间
- 9.7.1 相同的行为模式
- 9.7.2 给使用libc的操作系统来设置时间
- 9.7.3 在Windows上设置时间
- 9.7.4 clock v0.1.2：完整的清单
- 9.8 改善错误处理
- 9.9 clock v0.1.3：使用NTP来解决时钟之间的差异
- 9.9.1 发送NTP请求并解析响应
- 9.9.2 依据服务器的响应来调整本地时间
- 9.9.3 在使用了不同的精度和纪元的时间表示法之间进行转换
- 9.9.4 clock v0.1.3：完整的清单
- 本章小结
- 第10章 进程、线程和容器
- 10.1 匿名函数
- 10.2 产生线程
- 10.2.1 引入闭包
- 10.2.2 产生一个新线程
- 10.2.3 产生几个线程的效果
- 10.2.4 产生很多个线程的效果
- 10.2.5 重新生成这些结果
- 10.2.6 共享的变量
- 10.3 闭包与函数的差异
- 10.4 从多线程解析器和代码生成器中程序化地生成头像
- 10.4.1 如何运行render-hex以及预期的输出
- 10.4.2 单线程版本render-hex的概要介绍
- 10.4.3 为每个逻辑上的任务产生一个线程
- 10.4.4 使用线程池和任务队列
- 10.5 并发与任务虚拟化
- 10.5.1 线程
- 10.5.2 上下文切换是什么？
- 10.5.3 进程
- 10.5.4 WebAssembly
- 10.5.5 容器
- 10.5.6 为什么要使用操作系统呢？
- 本章小结
- 第11章 内核
- 11.1 初级操作系统（FledgeOS）
- 11.1.1 搭建开发环境，用于开发操作系统内核
- 11.1.2 验证开发环境
- 11.2 Fledgeos-0：先让一些东西能运行起来
- 11.2.1 第一次引导启动
- 11.2.2 编译的步骤
- 11.2.3 源清单
- 11.2.4 处理panic
- 11.2.5 使用VGA兼容的文本模式写入屏幕
- 11.2.6 _start()：FledgeOS的main()函数
- 11.3 fledgeos-1：避免使用忙循环
- 11.3.1 通过直接与CPU交互来降低功耗
- 11.3.2 fledgeos-1的源代码
- 11.4 fledgeos-2：自定义异常处理
- 11.4.1 几乎可以正确地处理异常
- 11.4.2 fledgeos-2的源代码
- 11.5 fledgeos-3：文本的输出
- 11.5.1 把彩色的文本输出到屏幕
- 11.5.2 控制枚举体的内存表示形式
- 11.5.3 为何要使用枚举体？
- 11.5.4 创建出一个类型，能够用来输出到VGA的帧缓冲区
- 11.5.5 输出到屏幕
- 11.5.6 fledgeos-3的源代码
- 11.6 fledgeos-4：自定义恐慌处理
- 11.6.1 实现一个恐慌处理程序，能够向用户报告错误
- 11.6.2 使用core::fmt::Write来重新实现panic()
- 11.6.3 实现core::fmt::Write
- 11.6.4 fledgeos-4的源代码
- 本章小结
- 第12章 信号、中断和异常
- 12.1 术语表
- 信号与中断的对比
- 12.2 中断是如何影响应用程序的
- 12.3 软件中断
- 12.4 硬件中断
- 12.5 信号处理
- 12.5.1 默认的行为
- 12.5.2 用来暂停和恢复一个程序的操作
- 12.5.3 列出操作系统支持的所有信号
- 12.6 使用自定义的行为来处理信号
- 12.6.1 在Rust中使用全局变量
- 12.6.2 使用全局变量来指示已经启动了关机
- 12.7 发送由应用程序定义的信号
- 理解函数指针和具体的语法
- 12.8 如何忽略信号
- 12.9 从深层嵌套的调用栈中关闭程序
- 12.9.1 sjlj项目的介绍
- 12.9.2 在程序中设置固有函数
- 12.9.3 把指针转换成其他类型
- 12.9.4 编译sjlj项目
- 12.9.5 sjlj项目的源代码
- 12.10 将这些技术应用于不支持信号的平台的说明
- 12.11 修订异常
- 本章小结
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Rust实战是2022年由人民邮电出版社出版,作者[新西兰] 蒂姆·麦克纳马拉。
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