5.5 标准库常用模块简介

Rust 的标准库（std）提供了丰富且高效的工具，覆盖了日常开发中常见的数据结构、文件操作、并发、输入输出等需求。虽然 Rust 语言核心很小，但标准库的设计使其足以支撑大多数系统级和应用级编程任务。

std::collections：常用集合类型

std::collections 模块包含多种动态大小的集合类型：

• Vec<T>：可变长度的数组，支持在尾部高效添加/删除元素。
• HashMap<K, V>：基于哈希表的键值对集合，提供平均 O(1) 的查找性能。
• HashSet<T>：基于哈希表的无序唯一元素集合。
• BTreeMap<K, V> 和 BTreeSet<T>：基于 B 树的有序映射和集合，适合需要排序或范围查询的场景。
• LinkedList<T>：双向链表，适用于频繁在两端插入/删除的场景（但缓存局部性较差，通常不推荐优先使用）。

这些集合都实现了内存安全和零成本抽象，是构建复杂数据逻辑的基础。

std::fs：文件系统操作

std::fs 提供了跨平台的文件和目录操作接口：

use std::fs;

// 读取整个文件
let contents = fs::read_to_string("data.txt")?;

// 写入文件
fs::write("output.txt", "Hello, world!")?;

// 创建目录
fs::create_dir_all("logs")?;

// 遍历目录
for entry in fs::read_dir(".")? {
    let path = entry?.path();
    println!("{:?}", path);
}

所有操作都返回 Result，强制处理可能的 I/O 错误，体现了 Rust 的健壮性设计。

std::io：输入与输出

std::io 模块支持更细粒度的输入输出操作，包括：

• stdin(), stdout(), stderr()：标准流；
• BufReader / BufWriter：带缓冲的读写器，提升性能；
• Read 和 Write trait：为自定义类型实现通用 I/O 接口。

例如，逐行读取标准输入：

use std::io::{self, BufRead};

for line in io::stdin().lock().lines() {
    println!("You typed: {}", line?);
}

其他常用模块

• std::env：访问环境变量、命令行参数、当前工作目录等。
• std::process：启动子进程、退出程序等。
• std::time：处理时间与延时（如 Duration, Instant）。
• std::thread：基础线程支持（更高级的并发通常使用 tokio 或 async-std 等运行时）。
• std::path::Path 和 PathBuf：平台无关的路径操作。

使用标准库的最佳实践

• 优先使用标准库而非第三方 crate，除非有明确性能或功能需求；
• 注意区分 String（拥有所有权）与 &str（字符串切片），以及 Vec<T> 与切片 &[T]；
• 利用 Result 和 Option 处理可能失败的操作，避免 panic。

小结

Rust 标准库虽不庞大，但精炼实用，覆盖了系统编程的核心场景。掌握 std::collections、std::fs、std::io 等常用模块，能让你在不引入外部依赖的情况下完成大部分基础任务。同时，标准库的设计风格也体现了 Rust 的核心理念：安全、高效、显式错误处理。熟悉这些工具，是成为熟练 Rust 开发者的重要一步。