附录 C: Rust 标准库核心模块速览

Rust 标准库（std）提供了构建系统级和应用级程序所需的基础组件，无需外部依赖即可完成大多数通用任务。以下列出开发者最常接触的核心模块及其主要用途。

std::collections

提供常用的数据结构：

• Vec<T>：可变长数组；
• HashMap<K, V>：基于哈希表的键值映射；
• HashSet<T>：无序不重复集合；
• BTreeMap<K, V> / BTreeSet<T>：基于 B 树的有序映射/集合；
• LinkedList<T>、VecDeque<T>：双端队列等。

这些类型均支持泛型，并实现了常见的 trait（如 Clone、Debug、IntoIterator）。

std::io

处理输入输出操作：

• Read 和 Write trait：定义读写行为；
• BufReader / BufWriter：带缓冲的读写器；
• stdin() / stdout() / stderr()：标准流；
• Result 类型别名 io::Result<T>，用于简化 I/O 错误处理。

std::fs

文件系统操作：

• File::open() / File::create()：打开或创建文件；
• read_to_string() / write()：便捷读写整个文件；
• create_dir() / remove_file() 等目录与文件管理函数。

所有操作返回 io::Result，需显式处理错误。

std::path

平台无关的路径操作：

• Path：表示文件系统路径（不可变）；
• PathBuf：可变路径，支持拼接（如 path.join("file.txt")）；
• 提供跨平台路径分隔符处理，避免硬编码 / 或 \。

std::env

访问环境信息：

• args()：获取命令行参数；
• var("KEY")：读取环境变量；
• current_dir() / set_current_dir()：获取或设置当前工作目录；
• temp_dir()：获取系统临时目录。

std::time

时间相关功能：

• Duration：表示时间间隔；
• Instant：单调时钟，用于测量耗时（不受系统时间调整影响）；
• SystemTime：系统时钟，表示自 Unix epoch 起的时间点。

std::sync 与 std::thread

并发原语：

• Arc<T>：原子引用计数，用于多线程共享所有权；
• Mutex<T> / RwLock<T>：互斥锁与读写锁；
• thread::spawn()：创建新线程；
• mpsc（multi-producer, single-consumer）通道：线程间通信。

注意：异步编程通常使用 tokio 或 async-std，而非 std::thread。

std::fmt

控制格式化输出：

• Display 与 Debug trait：分别用于用户友好和调试输出；
• format! / println! 宏基于此模块；
• 可自定义结构体的格式化行为。

std::error 与 std::result

错误处理基础：

• Result<T, E>：表示可能失败的操作；
• Error trait：自定义错误类型应实现的标准接口；
• 鼓励使用组合式错误处理（如 thiserror、anyhow 库）。

std::option

表示可能存在或缺失的值：

• Option<T> 枚举：Some(T) 或 None；
• 提供 map、and_then、unwrap_or 等方法进行安全链式操作；
• 是避免空指针的核心机制。

std::iter

迭代器工具：

• 所有集合类型实现 IntoIterator；
• 提供 map、filter、fold、collect 等高阶函数；
• 迭代器是惰性的，仅在消费时执行。

std::convert

类型转换 trait：

• From / Into：用于无损转换（自动实现互逆）；
• AsRef / AsMut：廉价引用转换（如 &String → &str）；
• TryFrom / TryInto：可能失败的转换。

其他重要模块

• std::process：启动子进程、退出程序（exit()）；
• std::net：TCP/UDP 套接字（同步阻塞式，异步场景建议用 tokio::net）；
• std::panic：处理 panic 行为（如 catch_unwind）；
• std::mem：内存操作（如 swap、forget、size_of）。

小结

Rust 标准库设计精简而强大，强调零成本抽象和内存安全。虽然生态中有大量第三方 crate 提供更高级功能（如异步 I/O、序列化），但理解 std 的核心模块是编写健壮 Rust 程序的基础。建议在开发中优先查阅标准库文档（doc.rust-lang.org/std），充分利用其提供的工具。