Rust 入門與環境設置 – 第一個 Rust 程式（Hello World）

簡介

在程式語言的學習旅程中，「Hello World」 幾乎是每位開發者的第一步。它不只是一行輸出文字的程式碼，更是驗證開發環境、熟悉編譯流程、了解語言基本語法的最佳切入點。對於 Rust 這樣主打安全、效能與現代化的系統程式語言而言，從「Hello World」開始，就能感受到編譯器的嚴謹檢查與 Cargo 生態系的便利。

本篇文章將帶領讀者 從安裝 Rust、建立專案、編寫 & 執行第一支程式，一步步說明每個關鍵概念，並提供實用範例、常見陷阱與最佳實踐，讓你在最短時間內掌握 Rust 的開發基礎，為之後的更複雜專案奠定穩固基礎。

核心概念

1. 安裝 Rust 與 Cargo

Rust 官方提供的安裝工具 rustup 同時會安裝 Cargo（Rust 的套件管理與建置工具）。在終端機執行以下指令即可完成安裝：

curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh

安裝完成後，使用 rustc --version 與 cargo --version 確認版本資訊：

rustc 1.78.0 (9c6c0c8a8 2024-05-01)
cargo 1.78.0 (9c6c0c8a8 2024-05-01)

Tip：rustup 會自動管理工具鏈（stable、beta、nightly），建議先使用 stable 版，以確保相容性。

2. 建立第一個專案

使用 Cargo 建立一個新專案，指令如下：

cargo new hello_world --bin
cd hello_world

此指令會產生以下目錄結構：

hello_world/
├─ Cargo.toml          # 專案的設定檔與相依性宣告
└─ src/
   └─ main.rs         # 程式入口點

Note：--bin 代表建立可執行檔（binary），若改為 --lib 則會產生函式庫（library）樣板。

3. 撰寫 `main.rs`

main.rs 是 Rust 程式的 入口函式，必須包含 fn main()。以下是最簡單的「Hello World」範例：

// src/main.rs
fn main() {
    // 使用 println! 巨集輸出文字到標準輸出
    println!("Hello, world!");
}

println! 為巨集（macro），在編譯期會展開成對應的程式碼，類似 C/C++ 的 printf，但支援更安全的格式化。

4. 編譯與執行

使用 Cargo 直接編譯並執行：

cargo run

執行結果：

   Compiling hello_world v0.1.0 (/path/to/hello_world)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.56s
     Running `target/debug/hello_world`
Hello, world!

重要：cargo run 會先執行編譯，若程式已是最新則直接執行；這是開發階段最常使用的指令。

5. 格式化與風格檢查

Rust 社群強烈建議使用 rustfmt 來統一程式碼風格。安裝方式：

rustup component add rustfmt

格式化整個專案：

cargo fmt

此外，clippy 提供靜態分析與最佳實踐建議：

rustup component add clippy
cargo clippy -- -D warnings   # 把警告視為錯誤，強制修正

6. 進階的輸出範例

以下示範 變數插值、多行字串 與 格式化參數，讓「Hello World」不再單調：

// src/main.rs
fn main() {
    // 1. 基本插值
    let name = "Rustacean";
    println!("Hello, {}!", name); // => Hello, Rustacean!

    // 2. 多行字串（raw string）避免跳脫字元
    let multi = r#"
        歡迎使用 Rust！
        這裡是多行字串範例。
    "#;
    println!("{}", multi);

    // 3. 數值格式化：十進位、十六進位、二進位
    let num = 42;
    println!("十進位: {}", num);          // 42
    println!("十六進位: {:x}", num);      // 2a
    println!("二進位: {:b}", num);        // 101010
}

說明

r#"...#" 為 raw string，不需要跳脫 \n、\" 等字元。

{:x}、{:b} 為 格式化參數，分別代表十六進位與二進位表示。

7. 常見錯誤示範

錯誤 1：忘記在 `main` 函式前加 `fn`

// 錯誤寫法
main() {
    println!("Hello");
}

編譯器會回報：

error: expected identifier, found `(`
 --> src/main.rs:1:5
  |
1 | main() {
  |     ^^^ unexpected token

解決：正確寫法是 fn main() { ... }。

錯誤 2：使用未宣告的變數

fn main() {
    println!("Value: {}", value);
}

編譯錯誤：

error[E0425]: cannot find value `value` in this scope
 --> src/main.rs:2:30
  |
2 |     println!("Value: {}", value);
  |                              ^^^^^ not found in this scope

解決：先宣告變數 let value = 10; 再使用。

錯誤 3：格式字串與參數數量不匹配

fn main() {
    println!("{} {}", "only one");
}