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Rust的std库

 
  • Jan 27, 2025

Std 中的宏

测试宏:

  • assert
  • assert_eq
  • assert_ne

编译期 falg 布尔值计算、features:

  • cfg

调试、打印

  • print
  • println
  • dbg
  • debug_assert
  • debug_assert_eq
  • debug_assert_ne
  • eprint
  • eprintln
  • line
  • column
  • file

字符串

  • format
  • format_args
  • stringify
  • concat

标记

  • todo
  • unimplemented
  • unreachable
  • panic
  • compile_error

判断

  • matches

向量

  • vec

输入输出 IO

  • write
  • writeln

    std 中的时间模块

    结构体：

  • Duration：表示一段时间，包括整数部分和小数部分，分别表示秒和纳秒
  • Instant: 在不同平台中使用不同的系统调用来获取当前时间，单调非递减的绝对时间值
  • SystemTime: 系统时钟
  • SystemTimeError
  • TryFromFloatSecsError
use std::time::{Duration, Instant}

fn main() {
    let five_seconds = Duration::new(5, 0);
    let ten_millis = Duration::from_millis(10);

    let now = Instant::now();
    std::thread::sleep(Duration::new(2, 0)); // sleep 2 seconds
    println!("{}", now.elapsed().as_secs()); // print 2
}

常量：UNIX_EPOCH，绝对时间锚定值，此常量在所有系统上均定义为 “1970-01-01 00:00:00 UTC”。

use std::time::{SystemTime, UNIX_EPOCH};

fn main() {
    match SystemTime::now().duration_since(UNIX_EPOCH) {
        Ok(n) => println!("1970-01-01 00:00:00 UTC was {} seconds ago!", n.as_secs()),
        Err(_) => panic!("SystemTime before UNIX EPOCH!"),
    }
}

Std 中的 IO 模块

定义核心 io 功能的 trait、工具函数、类型。最核心的部分是 Read 和 Write trait，提供通用接口来读取/写入 IO。

  • 一些实现了 Read 和 Write 的类型：File、TcpStream、可能有 Vec<T>
  • Read：添加了 read 方法
  • Write：添加了 write 方法

实现了 Read trait 的类型称为 reader，实现了 Write trait 的类型称为 writer。

Seek 和 BufRead 是 reader 来控制如何去读取 IO 而使用的 trait。

  • Seek：控制下一个字节来自哪里
  • BufRead：使用内部缓冲区来提供其他一系列的读取方式

基于字节的接口通常是不高效且不实用，因为每次使用都需要进行系统调用。std::io 提供了两个结构体 BufReader 和 BufWriter 来进行更高效的操作，封装了 reader 和 write，使用 buffer 来减少调用的次数，并提供更好的方法来访问IO

  • 使用 BufReader 和 BufRead trait 来提供额外的方法
  • 而 BufWriter 不添加额外的方法，只提供缓冲功能（buffer 会 flushed 刷新，从缓冲到真正的IO处）
use std::io; use std::io::prelude::*; use std::io::BufReader; use std::fs::File;
fn main() -> io::Result<()> {
    let f = File::open("foo.txt")?;
    let mut reader = BufReader::new(f);
    let mut buffer = String::new();
    reader.read_line(&mut buffer)?;     // read a line into buffer
    println!("{}", buffer);
    Ok(());
}

有迭代器类型，如 Lines，还有很多其他的功能函数，如 io::copy

io::Result IO 中的错误类型。

结构体

  • BufReader<R>：R 是一个泛型，表示一个 reader，为 reader 提供带有 buffer 的结构
    • 直接使用 Read trait效率很低（每次使用调用都会导致系统调用）
    • BufReader 能提高对同一文件/网络socket进行小规模和重复读取的速度，在一次性读取大量数据或只读取几次时，将没有优势
    • 默认的缓冲区容量为 8KB，可以使用 BufReader::with_capacity(size, R) 来指定缓冲区大小
    • 对从内存中已有的源数据（比如 Vec<u8>）中读取时，也没有优势

      主要的优势点，如在网络IO下，由于网络数据并不是一次性到达的，因此每次调用 read 只能读取一部分数据（这是耗时的系统调用），而使用 BufReader 来读取的话，则有一个缓冲区来读取数据

  • BufWriter
  • Bytes
  • Chain
  • Cursor
  • IoSlice
  • Lines
  • Sink
  • Split
  • Stdin
  • Stdout
  • Stderr
  • Take

网络

Std 中的网络模块

Rust 相关的网络模块

mio

mio：基于事件驱动的网络I/O库，提供了高效的非阻塞IO操作，是一个底层库，核心功能：

  • 提供基于事件驱动的网络编程模型
  • 支持非阻塞I/O操作
  • 提供可扩展的事件处理器接口
  • 高性能的事件通知机制
  • 跨平台支持，由 epoll、kqueue 和 IOCP 支持的 I/O 事件队列

省略了的部分，让用户来自定义：

  • 文件操作
  • 线程池/多线程事件循环
  • 计时器

使用场景：mio适用于需要处理大规模并发连接的网络应用程序，如网络服务器、代理、实时通信系统等。

quiche

Quiche 是一个 HTTP/3 和 QUIC 协议库，提供了对这两种新一代网络通信协议的支持。它是 Cloudflare 开发的开源项目，旨在为开发者提供简单易用、高效可靠的方式来使用 HTTP/3 和 QUIC 协议。

  • 提供了完整的 HTTP/3 客户端和服务端支持
  • 提供了 QUIC 协议实现

Actix-web

基于 Rust 语言和 Actix 框架的高性能 Web 服务库，提供了异步、并发和可伸缩的特性。它可以用于构建各种类型的 Web 应用程序，包括 RESTful API 服务、实时通讯应用和传统的网页应用等。

  • 提供异步处理请求的能力
  • 高性能的HTTP/1.x和HTTP/2服务器
  • 中间件支持
  • WebSocket 支持
  • SSL 安全连接支持

WebSocket

WebSocket库为Rust语言提供了便捷的方式来实现WebSocket通信，并且支持双向通信、消息广播等核心功能。

hyper

hyper是一个偏底层的http库，支持HTTP/1和HTTP/2，支持异步Rust，并且同时提供了服务端和客户端的API支持。rocket、iron和reqwest底层都是基于hyper的

Rust web 框架的比较

https://github.com/flosse/rust-web-framework-comparison

参考: 透过 Rust 探索系统的本原：网络篇

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