Programming Rust: Fast, Safe Systems Development

Cover......Page 1
Copyright......Page 4
Table of Contents......Page 5
Preface......Page 17
 Navigating This Book......Page 18
 Conventions Used in This Book......Page 19
 O’Reilly Safari......Page 20
 Acknowledgments......Page 21
Chapter 1. Why Rust?......Page 23
 Type Safety......Page 25
 Downloading and Installing Rust......Page 29
 A Simple Function......Page 32
 Writing and Running Unit Tests......Page 33
 Handling Command-Line Arguments......Page 34
 A Simple Web Server......Page 39
 Concurrency......Page 45
  What the Mandelbrot Set Actually Is......Page 46
  Parsing Pair Command-Line Arguments......Page 50
  Mapping from Pixels to Complex Numbers......Page 53
  Plotting the Set......Page 54
  Writing Image Files......Page 55
  A Concurrent Mandelbrot Program......Page 57
  Running the Mandelbrot Plotter......Page 62
  Safety Is Invisible......Page 63
Chapter 3. Basic Types......Page 65
 Machine Types......Page 68
  Integer Types......Page 69
  Floating-Point Types......Page 72
  The bool Type......Page 73
  Characters......Page 74
 Tuples......Page 76
 Pointer Types......Page 77
  Boxes......Page 78
 Arrays, Vectors, and Slices......Page 79
  Arrays......Page 80
  Vectors......Page 81
  Slices......Page 84
  String Literals......Page 86
  Strings in Memory......Page 87
  String......Page 89
  Other String-Like Types......Page 90
 Beyond the Basics......Page 91
Chapter 4. Ownership......Page 93
 Ownership......Page 95
 Moves......Page 99
  More Operations That Move......Page 104
  Moves and Indexed Content......Page 106
 Copy Types: The Exception to Moves......Page 108
 Rc and Arc: Shared Ownership......Page 112
Chapter 5. References......Page 115
  Rust References Versus C++ References......Page 119
  Assigning References......Page 120
  Comparing References......Page 121
  Borrowing References to Arbitrary Expressions......Page 122
  Borrowing a Local Variable......Page 123
  Receiving References as Parameters......Page 127
  Returning References......Page 129
  Structs Containing References......Page 131
  Distinct Lifetime Parameters......Page 133
  Omitting Lifetime Parameters......Page 134
 Sharing Versus Mutation......Page 136
 Taking Arms Against a Sea of Objects......Page 143
 An Expression Language......Page 145
 Blocks and Semicolons......Page 146
 Declarations......Page 148
 if and match......Page 149
  if let......Page 151
 Loops......Page 152
 return Expressions......Page 154
 Why Rust Has loop......Page 155
 Function and Method Calls......Page 156
 Fields and Elements......Page 157
 Arithmetic, Bitwise, Comparison, and Logical Operators......Page 159
 Assignment......Page 160
 Type Casts......Page 161
 Precedence and Associativity......Page 162
 Onward......Page 164
 Panic......Page 167
  Unwinding......Page 168
  Aborting......Page 169
  Catching Errors......Page 170
  Printing Errors......Page 172
  Propagating Errors......Page 174
  Working with Multiple Error Types......Page 175
  Dealing with Errors That “Can’t Happen”......Page 177
  Handling Errors in main()......Page 178
  Declaring a Custom Error Type......Page 179
  Why Results?......Page 180
 Crates......Page 183
  Build Profiles......Page 186
 Modules......Page 187
  Modules in Separate Files......Page 188
  Paths and Imports......Page 189
  The Standard Prelude......Page 191
  Items, the Building Blocks of Rust......Page 192
 Turning a Program into a Library......Page 194
 The src/bin Directory......Page 196
 Attributes......Page 197
 Tests and Documentation......Page 200
  Integration Tests......Page 202
  Documentation......Page 203
  Doc-Tests......Page 204
 Specifying Dependencies......Page 207
  Versions......Page 208
  Cargo.lock......Page 209
 Publishing Crates to crates.io......Page 210
 Workspaces......Page 212
 More Nice Things......Page 213
 Named-Field Structs......Page 215
 Tuple-Like Structs......Page 218
 Struct Layout......Page 219
 Defining Methods with impl......Page 220
 Generic Structs......Page 224
 Structs with Lifetime Parameters......Page 225
 Deriving Common Traits for Struct Types......Page 226
 Interior Mutability......Page 227
Chapter 10. Enums and Patterns......Page 233
 Enums......Page 234
  Enums with Data......Page 236
  Enums in Memory......Page 237
  Rich Data Structures Using Enums......Page 238
  Generic Enums......Page 240
 Patterns......Page 243
  Literals, Variables, and Wildcards in Patterns......Page 245
  Tuple and Struct Patterns......Page 247
  Reference Patterns......Page 248
  Pattern Guards......Page 251
  Where Patterns Are Allowed......Page 252
  Populating a Binary Tree......Page 254
 The Big Picture......Page 255
Chapter 11. Traits and Generics......Page 257
 Using Traits......Page 259
  Trait Objects......Page 260
  Trait Object Layout......Page 261
  Generic Functions......Page 262
  Which to Use......Page 265
 Defining and Implementing Traits......Page 267
  Default Methods......Page 268
  Traits and Other People’s Types......Page 269
  Self in Traits......Page 271
  Subtraits......Page 272
  Static Methods......Page 273
 Fully Qualified Method Calls......Page 274
 Traits That Define Relationships Between Types......Page 275
  Associated Types (or How Iterators Work)......Page 276
  Generic Traits (or How Operator Overloading Works)......Page 279
  Buddy Traits (or How rand::random() Works)......Page 280
 Reverse-Engineering Bounds......Page 282
 Conclusion......Page 285
Chapter 12. Operator Overloading......Page 287
 Arithmetic and Bitwise Operators......Page 288
  Unary Operators......Page 290
  Binary Operators......Page 291
  Compound Assignment Operators......Page 292
 Equality Tests......Page 294
 Ordered Comparisons......Page 297
 Index and IndexMut......Page 299
 Other Operators......Page 302
Chapter 13. Utility Traits......Page 303
 Drop......Page 304
 Sized......Page 307
 Clone......Page 309
 Deref and DerefMut......Page 311
 Default......Page 314
 AsRef and AsMut......Page 316
 Borrow and BorrowMut......Page 318
 From and Into......Page 319
 Borrow and ToOwned at Work: The Humble Cow......Page 322
Chapter 14. Closures......Page 325
 Capturing Variables......Page 327
  Closures That Steal......Page 328
 Function and Closure Types......Page 330
 Closure Performance......Page 332
 Closures and Safety......Page 333
  FnOnce......Page 334
  FnMut......Page 336
 Callbacks......Page 338
 Using Closures Effectively......Page 341
Chapter 15. Iterators......Page 343
 The Iterator and IntoIterator Traits......Page 344
  iter and iter_mut Methods......Page 346
  IntoIterator Implementations......Page 347
  drain Methods......Page 349
  Other Iterator Sources......Page 350
  map and filter......Page 352
  filter_map and flat_map......Page 354
  take and take_while......Page 357
  skip and skip_while......Page 358
  peekable......Page 359
  fuse......Page 360
  Reversible Iterators and rev......Page 361
  inspect......Page 362
  enumerate......Page 363
  by_ref......Page 364
  cycle......Page 366
  Simple Accumulation: count, sum, product......Page 367
  max_by, min_by......Page 368
  Comparing Item Sequences......Page 369
  position, rposition, and ExactSizeIterator......Page 370
  fold......Page 371
  last......Page 372
  Building Collections: collect and FromIterator......Page 373
  partition......Page 375
 Implementing Your Own Iterators......Page 376
Chapter 16. Collections......Page 381
 Overview......Page 382
 Vec......Page 383
  Accessing Elements......Page 384
  Growing and Shrinking Vectors......Page 386
  Joining......Page 389
  Splitting......Page 390
  Sorting and Searching......Page 392
  Comparing Slices......Page 394
  Rust Rules Out Invalidation Errors......Page 395
 VecDeque......Page 396
 LinkedList......Page 398
 BinaryHeap......Page 399
 HashMap and BTreeMap......Page 400
  Entries......Page 403
  Map Iteration......Page 405
  Set Iteration......Page 406
  Whole-Set Operations......Page 407
 Hashing......Page 409
  Using a Custom Hashing Algorithm......Page 410
 Beyond the Standard Collections......Page 411
Chapter 17. Strings and Text......Page 413
  UTF-8......Page 414
 Characters (char)......Page 416
  Handling Digits......Page 417
  Conversions to and from Integers......Page 418
 String and str......Page 419
  Simple Inspection......Page 420
  Appending and Inserting Text......Page 421
  Conventions for Searching and Iterating......Page 423
  Patterns for Searching Text......Page 424
  Iterating over Text......Page 425
  Parsing Other Types from Strings......Page 428
  Converting Other Types to Strings......Page 429
  Borrowing as Other Text-Like Types......Page 430
  Producing Text from UTF-8 Data......Page 431
  Putting Off Allocation......Page 432
  Strings as Generic Collections......Page 434
 Formatting Values......Page 435
  Formatting Text Values......Page 436
  Formatting Numbers......Page 437
  Formatting Other Types......Page 439
  Formatting Values for Debugging......Page 440
  Referring to Arguments by Index or Name......Page 441
  Dynamic Widths and Precisions......Page 442
  Formatting Your Own Types......Page 443
  Using the Formatting Language in Your Own Code......Page 445
 Regular Expressions......Page 446
  Basic Regex Use......Page 447
  Building Regex Values Lazily......Page 448
 Normalization......Page 449
  Normalization Forms......Page 450
  The unicode-normalization Crate......Page 451
Chapter 18. Input and Output......Page 453
 Readers and Writers......Page 454
  Readers......Page 455
  Buffered Readers......Page 457
  Reading Lines......Page 458
  Writers......Page 461
  Seeking......Page 463
  Other Reader and Writer Types......Page 464
  Binary Data, Compression, and Serialization......Page 466
  OsStr and Path......Page 467
  Path and PathBuf Methods......Page 469
  Filesystem Access Functions......Page 471
  Reading Directories......Page 472
  Platform-Specific Features......Page 473
 Networking......Page 475
Chapter 19. Concurrency......Page 479
 Fork-Join Parallelism......Page 481
  spawn and join......Page 483
  Error Handling Across Threads......Page 485
  Sharing Immutable Data Across Threads......Page 486
  Rayon......Page 488
  Revisiting the Mandelbrot Set......Page 490
 Channels......Page 492
  Sending Values......Page 494
  Receiving Values......Page 497
  Running the Pipeline......Page 498
  Channel Features and Performance......Page 500
  Thread Safety: Send and Sync......Page 501
  Piping Almost Any Iterator to a Channel......Page 504
  Beyond Pipelines......Page 505
  What Is a Mutex?......Page 506
  Mutex......Page 508
  Why Mutexes Are Not Always a Good Idea......Page 510
  Deadlock......Page 511
  Multi-producer Channels Using Mutexes......Page 512
  Read/Write Locks (RwLock)......Page 513
  Condition Variables (Condvar)......Page 515
  Atomics......Page 516
  Global Variables......Page 518
 What Hacking Concurrent Code in Rust Is Like......Page 519
Chapter 20. Macros......Page 521
 Macro Basics......Page 522
  Basics of Macro Expansion......Page 523
  Unintended Consequences......Page 525
  Repetition......Page 527
 Built-In Macros......Page 529
 Debugging Macros......Page 530
 The json! Macro......Page 531
  Fragment Types......Page 532
  Recursion in Macros......Page 535
  Using Traits with Macros......Page 536
  Scoping and Hygiene......Page 538
  Importing and Exporting Macros......Page 541
 Avoiding Syntax Errors During Matching......Page 543
 Beyond macro_rules!......Page 544
Chapter 21. Unsafe Code......Page 547
 Unsafe from What?......Page 548
 Unsafe Blocks......Page 549
  Example: An Efficient ASCII String Type......Page 551
 Unsafe Functions......Page 553
 Undefined Behavior......Page 555
 Unsafe Traits......Page 558
 Raw Pointers......Page 560
  Dereferencing Raw Pointers Safely......Page 562
  Example: RefWithFlag......Page 563
  Type Sizes and Alignments......Page 566
  Pointer Arithmetic......Page 567
  Moving into and out of Memory......Page 568
  Example: GapBuffer......Page 572
  Panic Safety in Unsafe Code......Page 578
 Foreign Functions: Calling C and C++ from Rust......Page 579
  Finding Common Data Representations......Page 580
  Declaring Foreign Functions and Variables......Page 583
  Using Functions from Libraries......Page 584
  A Raw Interface to libgit2......Page 588
  A Safe Interface to libgit2......Page 594
 Conclusion......Page 605
Index......Page 607
Colophon......Page 621