學習 Rust 你需要一個認知框架

前言

如果你學習 Rust 的過程感覺到艱難、痛苦或迷茫，不妨看一下這篇文章。 但如果你學 Rust 感覺很輕鬆，那這篇文章就對你無用，可以忽略。

雖然現在 Rust 學習資料非常豐富，但 Rust 是一門學習成本相對比較高的語言。面對不同語言經驗的人，學習成本略有差別。

在學習 Rust 之前，需要了解你將會在 Rust 學習過程中付出什麼樣的心智成本。

零基礎的人，需要補足一些必要的計算機科學相關的基礎，以及建立對編程的理解。初學編程本身就是一項很大的挑戰。

有一定編程基礎的人，雖然對學習 Rust 有一定幫助，但還是會有一些阻礙。

• 只有 C 經驗的人，學習 Rust 語法時候，有如下挑戰：

1. Rust 編程範式。c 語言是過程式，而 Rust 是混合編程範式，支持面向對象和函數式編程風格。c 語言過來的人，很容易把 Rust 寫成過程式風格，雖然用過程式也可以用 Rust 寫出完整功能，但在代碼架構上會損失 Rust 的優勢。和編程範式相關的概念：泛型 / trait / 錯誤處理 / 結構體 / 枚舉 。

2. 所有權和借用檢查。c 裏面是 手動管理內存，但是 Rust 是用所有權來管理。c 裏面都是用指針，但是在 Rust 裏，將指針進行了安全抽象變成了引用，需要有借有檢查。這些都是 c 開發者必須要掌握的概念。

3. Unsafe Rust 安全抽象。c 語言開發者要理解 Unsafe Rust 的編碼規範，理解如何進行安全抽象，這一點比較重要，尤其是和 C 相互調用時。

4. 宏。Rust 中聲明宏類似於 C 語言的聲明宏，都是代碼替換，但是功能比 C 的強大，這些應該也算一個學習挑戰。Rust 還有功能更強大的過程宏，可以在前期學習的時候不用考慮，後期再學。

• 有 Cpp 經驗的人，默認其對 C 有一定了解，學習 Rust 語法時，有如下挑戰：

1. Rust 編程範式。Rust 的混合範式 和 Cpp 的混合範式不同。Rust 不是純粹的面嚮對象語言，沒有構造函數。Rust 中的泛型、 trait 、枚舉 和 錯誤處理 對於 Cpp 開發者同樣是重點。

2. 所有權和借用檢查。因爲 Rust 也引入了 和 Cpp 11 引入的 基於 RAII 機制的智能指針，所以在內存管理方面，對 Cpp 11 及以上版本有經驗的人更容易理解。但是沒有這方面經驗的 Cpp 開發者就有一定難度了。

3. Unsafe Rust 安全抽象。這一點和 C 語言開發者一樣，是需要對 Unsafe Rust 的編碼規範有一定理解。

4. 泛型 和 過程宏。Cpp 開發者有模版，但是 Rust 中有泛型。Rust 中泛型的功能沒有 Cpp 模版強大，但是有過程宏可以彌補。也就是說 Cpp 模版編程 等價於 Rust 的泛型和過程宏的結合。如果 Cpp 開發者也想要在 Rust 中追求 模版編程的效果，那麼需要掌握 泛型和過程宏。

• 只有 GC 語言使用經驗的人，比如 Java、Python、Ruby 、Haskell 等，學習 Rust 語法面臨的挑戰和 Cpp 基本相同，但因爲使用 GC 語言的人，大部分對底層內存管理沒有足夠深入的瞭解，入門曲線會更加陡峭。

所以， Rust 入門曲線陡峭與否，除了語言本身的複雜性之外，也跟每個人的編程基礎有關。

Rust 認知框架介紹

認識到 Rust 學習曲線的根由之後，你會發現，你以往的編程知識其實無法平滑遷移到 Rust 語言的學習中。

所以，你需要一個通用的學習框架，按這個框架來給自己制定學習計劃，來達到對抗這個學習曲線，並達成入門 Rust 並持續學習的目的。

這個學習框架其實很簡單，只需要明白兩點即可：

1. 第一，不要急於求成，保持初學者心態，分階段，分而治之。

2. 第二，在每個階段的學習過程中，不要僅有輸入，更要保持輸出。

說是學習框架，其實也是一種認知框架。接下來，我們來看具體操作。

分階段學習

對於有一定編程基礎的朋友，學習 Rust 要經歷至少三個階段：

1. 整體學習一遍 Rust 語法。對 Rust 語法和語言特性有一個充分了解。

2. Rust 基本所有權概念需要一定深入理解。

3. 深入領域學習。上面兩個階段完成以後，就可以投入到領域實踐中，進一步深入學習。

這三個階段，面對不同經驗的學習者，學習時間可長可短，因人而異。在學習過程中，可以搭配一些項目，由簡入深。

要點就是，不要急於求成。

對於編程零基礎的朋友，則在遵循上面三個階段學習之前，需要補充一些必要的基礎：

1. 計算機科學基礎，推薦一些快速入門的書籍：《計算機是如何工作的》、《程序是如何跑起來的》、《網絡是如何連接的》

2. 入門一下 C 語言。入門 C 語言之後，學習 Rust 的時候有對比，更容易理解。

3. 然後再遵循上面的三個階段來學習 Rust 。

第一階段：全面瞭解 Rust 語法

第一個階段的學習，目標是全面瞭解 Rust 語法。可以讓學習者在集中培訓前自行學習。

何爲掌握？

1. 對 Rust 語法有一個比較全面的瞭解。

2. 對 Rust 語法進行分類。

這個階段不是讓你一次性學會 Rust ，所以有些不理解的內容，也不要太鑽牛角尖，允許自己暫時不理解，最好能記錄一個問題清單。這個階段的重點在於全面瞭解 Rust 語法，在頭腦裏構建出語法體系結構，其中分類是重點。要對語法進行分門別類梳理。比如數據類型、控制流程、結構體、trait 和泛型、宏等等，它們分別的作用是什麼。

第一階段配套學習資料

1. 《Rust 權威指南》[1]，即 Rust 官方出品的 Rust Book 。

2. 《Rust Cargo Book》[2]

3. 其他免費或收費的入門類 Rust 資料。

看這些資料學習的時候，要圍繞第一階段的學習目標：全面瞭解 Rust 語法。

對 Rust 語法有一個基本瞭解之後，可以通過官方出品的 Rust by example[3] 和 Rustlings[4] 來檢驗自己的學習成果。

第一階段練手項目推薦

第一階段練手項目的選擇存在一些誤區，很多人喜歡用 Rust 來刷題來學習 Rust 。但其實刷題的效果並不好。

因爲 Rust 所有權的限制，對於實現一些算法和數據結構，沒有其他語言那麼靈活自由。如果沒有對 Rust 所有權有深入瞭解，那刷題遇到困難，比較容易放棄對 Rust 的學習，不容易堅持。

所以這個階段比較推薦的項目，還是以做一些讓自己容易產生成就感的項目比較好。總的原則就是：結合你自己的領域經驗，選擇簡單的項目入手。

這裏推薦一些練手項目：

1. 結合官方的《Command Line Apps in Rust》[5] 一書，實現一個簡單的終端應用，比如讀取 CSV 文件之類。

2. 去 GitHub 開源倉庫中尋找案例靈感：

3. 比如實現一個終端打字練習的應用，比如 toipe[6] 。

4. 或者是一個簡單的編輯器，比如 kyun [7] 。

5. 從 《Rust Magazine》[8] 中尋找練手靈感。

6. 其他，比如有些學習資料自身就配套應用案例。

當然，練手項目也比較適合集中培訓，由講師來帶領共同完成。

第二階段：掌握 Rust 語言關鍵概念

達成第一階段的學習目標之後，就可以開始第二階段的學習了。這一階段可以集中培訓。

第二階段的學習目標就是，掌握 Rust 語言的關鍵概念。主要包含如下概念：

1. 所有權和借用檢查。

2. 類型系統與編程範式。

3. Unsafe Rust 和 宏。

其中 「所有權和借用檢查」是重點，只有在掌握了這兩個概念之後，纔算入門 Rust 語言。至於其他概念，可以在邊做項目過程中逐漸掌握，但不能不知道它們。

第二階段配套學習資料推薦

1. 《Rust 編程之道》

2. 《Programming Rust》第二版

3. 《Rust Design Patterns》[9]

4. Rust 標準庫文檔

5. 《Rust 編碼規範》[10]

6. 《Too Many lists》[11]

7. 其他進階類 Rust 書目，以及免費或收費的學習資料。

這裏推薦的學習資料，不一定要全部都看完，可以着重去深入學習「所有權和借用檢查」這部分重點。然後去了解 「類型系統與編程範式」、「宏」和「Unsafe Rust」等概念，也可以深入瞭解 Rust 設計模式相關概念。

之後，再花時間深入閱讀一下 Rust 標準庫文檔，以及 學習 《Rust 編碼規範》。

經過上面的學習，就能爲投入 Rust 生產實踐打下良好的基礎。

第二階段練手項目推薦

這個階段比較推薦的項目，依然還是那個原則，即，結合你自己的領域經驗，選擇簡單的項目，由簡入深。與此同時，也可以開始閱讀一些比較知名的優秀項目源碼開始學習。

• 這個時候可以閱讀 《Too Many Lists》來實現一個鏈表，或者，可以去 LeetCode 刷題，藉此來檢驗自己對 Rust 所有權機制的理解。

• GitHub 項目中獲取靈感：

• smallvec[12]，比如實現一個自定義的 Vector 集合容器

• toydb[13]，比如實現一個簡單的分佈式數據庫

• 其他。學習資料中本身推薦的案例，或者依據學習者擅長的領域來選擇適合的項目。

第三階段：深入領域學習

經過上面兩個階段的學習，學習者可以投入到自己的實際項目中開始學習了。如果沒有自己的實際項目，可以參與到開源項目的貢獻中去。

這個過程就是一個長期的學習和應用 Rust 的過程了。比如 Rust 併發和異步開發相關的內容，重點概念中關於類型系統、編程範式、宏、Unsafe Rust 的深入學習和應用，都在這個階段去完成。

保持輸入和輸出

學習的過程，要保持輸入和輸出平衡。

什麼叫輸入？從各種學習資源中汲取各種知識，叫輸入。

輸出的形式很多。寫一篇文章、參與一個項目、做一次分享，都是輸出。

只有輸入和輸出保持循環，人的大腦纔會處於思考模式，你輸入的東西纔會沉澱爲結構化記憶。

所以，在上述學習階段，除了輸入，還要讓自己保持輸出。這樣你的精力和時間纔不會白費。

參考資料

[1]

《Rust 權威指南》: https://doc.rust-lang.org/book/

[2]

《Rust Cargo Book》: https://doc.rust-lang.org/cargo/

[3]

Rust by example: https://doc.rust-lang.org/rust-by-example/

[4]

Rustlings: https://github.com/rust-lang/rustlings

[5]

《Command Line Apps in Rust》: https://rust-cli.github.io/book/index.html

[6]

toipe: https://github.com/Samyak2/toipe

[7]

kyun : https://github.com/file-acomplaint/kyun

[8]

《Rust Magazine》: https://rustmagazine.github.io/rust_magazine_2022/

[9]

《Rust Design Patterns》: https://rust-unofficial.github.io/patterns/

[10]

《Rust 編碼規範》: https://rust-coding-guidelines.github.io/rust-coding-guidelines-zh/

[11]

《Too Many lists》: https://rust-unofficial.github.io/too-many-lists/

[12]

smallvec: https://github.com/servo/rust-smallvec

[13]

toydb: https://github.com/erikgrinaker/toydb

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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/3Y0AhB-BCkLCqk7aE_9cDQ