Rust 學習筆記與複習手冊 (Rustlings 攻略)

這份文件整理了在完成 Rustlings 練習過程中遇到的核心問題與詳細觀念解析，並附上實戰範例。

1. 變數與基本型別 (Variables & Types)

• mut 與不可變性：Rust 變數預設不可變。

  let mut x = 5;
  x = 6; // OK

• Shadowing (遮蔽)：

  let x = "5"; 
  let x = x.parse::<i32>().unwrap(); // 變更型別而不需換名

2. 所有權與借用 (Ownership & Borrowing)

• 借用規則：
  • 同一時間可有無限個不可變借用 &T。
  • 同一時間只能有一個可變借用 &mut T。
  • Auto-deref：存取欄位時 p.x 會自動處理 (*p).x。

3. 字串處理 (Strings)

• String vs &str：

  let s = "hello".to_string(); // Owned
  let slice = &s[..];         // Borrowed slice

• UTF-8 長度：
  • .len()：位元組長度 (Bytes)。
  • .chars().count()：字元長度 (Characters)。

4. 集合與 HashMaps

• Entry API：最優雅的更新方式。

  let mut map = HashMap::new();
  *map.entry("key").or_insert(0) += 1;

5. 錯誤處理 (Error Handling)

• ? 運算子：成功則解開值，失敗則提早回傳。
• map_err：翻譯錯誤型別。

  s.parse::<i32>().map_err(|e| MyError::InvalidFormat)?

• 取出 Error：使用 match 或 if let Err(e) = res。

6. 泛型與 Trait (Generics & Traits)

• impl Trait vs ：
  • impl Trait：用於函式參數/回傳值的簡寫。
  • <T: Trait>：用於結構體定義或複雜限制。
• derive：自動實作常用行為（Debug, Clone, Default）。

7. 迭代器 (Iterators)

• 三大摺疊：
  • map：1 對 1 轉換。
  • flat_map：1 對多並攤平（處理嵌套結構必備）。
  • fold：多對 1 歸納。
• collect：將迭代器轉回集合，支援 Result<Vec<T>, E>（一錯全錯）。

8. 多執行緒與通訊 (Concurrency)

• Arc<Mutex>：共享且可變資料的公式。
• mpsc (Channel)：多端生產者，單端消費者。

  let (tx, rx) = mpsc::channel();
  let tx1 = tx.clone(); // 複製發送端
  thread::spawn(move || tx1.send(10));
  for val in rx { println!("{val}"); }

9. 智慧指標 (Smart Pointers)

• Box：放在 Heap，解決遞迴型別大小問題。
• Rc / Arc：引用計數，支援「多人共同擁有」。
• Cow：寫入時克隆，追求效能優化（能借就不買）。

10. 型別轉換 (Conversions)

• as 運算子：顯性強制轉換。let x = 10 as f64;。
• From / Into：保證成功的轉換。
• TryFrom / TryInto：可能失敗的轉換，回傳 Result。

  let r: u8 = u8::try_from(256i16).unwrap_err(); // 超出範圍

• AsRef / AsMut：廉價的引用轉引用。讓函式能接收任何「可以看作是某種引用」的型別。

  // AsRef: 讓函式同時支援 String, &str 或 Path
  fn open_file<P: AsRef<Path>>(path: P) {
      let path = path.as_ref();
      // ...
  }
  
  // AsMut: 常用於修改 Box 或內容物
  fn num_sq<T: AsMut<u32>>(arg: &mut T) {
      let val = arg.as_mut();
      *val *= *val;
  }

11. Clippy 最佳實踐 📎

• 避免 check-then-unwrap：直接用 if let Some(x) = opt。
• 變數交換：使用 std::mem::swap(&mut a, &mut b)。
• 有效清空：使用 vec.clear() 而不是重新賦值。

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