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# System prepended metadata

title: Rust 總覽
tags: [電腦, Rust, 語言, 程式, 學科, 學科/電腦/Rust]

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Rust 總覽
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###### tags: `學科/電腦/Rust`
###### tags: `學科`, `電腦`, `程式`, `語言`, `Rust`

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[TOC]

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## Intro
- 著重在安全、速度、並行型的程式語言
    [Rust by Example](https://doc.rust-lang.org/rust-by-example/index.html#rust-by-example)
    > Rust is a modern systems programming language focusing on safety, speed, and concurrency. It accomplishes these goals by being memory safe without using garbage collection.
- [[官網] Rust 程式設計語言](https://www.rust-lang.org/zh-TW)
    - Rust 讓每個人都能打造出可靠又高效軟體的程式語言
    - [遊樂場](https://play.rust-lang.org/)
        ```rust=
        fn main() {
            println!("Hello, world!");
        }
        ```
- [[wiki] Rust](https://zh.wikipedia.org/zh-tw/Rust)
- [Rust語言是什麼？ 漫畫圖解讓你一目了然](https://medium.com/@moz2000tw/bf9fc9f4dfe)
- 跟其他語言比較不一樣的地方
    - 一些 io 處理、轉換處理，需要強制加上 error-handling，例如：
        - `let number: i32 = input.trim().parse().expect("轉換失敗");`
    - match / Option 列舉用法

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## Tutorials
- [Learn Rust](https://www.rust-lang.org/learn)
    - [learn](https://www.rust-lang.org/learn)
        - CHECK OUT RUST BY EXAMPLE!
            - [Rust By Example(RBE)](https://doc.rust-lang.org/rust-by-example/index.html)
        - [THE STANDARD LIBRARY](https://doc.rust-lang.org/std/index.html)
            > Comprehensive guide to the Rust standard library APIs.
        - [CARGO BOOK](https://doc.rust-lang.org/cargo/index.html)
            > A book on Rust’s package manager and build system.
        - [RUSTDOC BOOK](https://doc.rust-lang.org/rustdoc/index.html)
            > Learn how to make awesome documentation for your crate.
- [[github.io] Rust 程式語言正體中文版](https://askeing.github.io/rust-book/traits.html)
- [[w3schools] Rust - Language](https://www.w3schools.io/languages/rust-tutorials/)
- [[w3cschool] Rust 语言中文版](https://www.w3cschool.cn/rust/)

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## Rust 文件
- [Rust 標準函式庫](https://doc.rust-lang.org/std/index.html)

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## 編譯與執行 - 單一檔案
- ### 假設寫好 `main.rs` ，要如何編譯執行？
    [ChatGPT]
    要編譯和執行 Rust 程式，您可以使用 Rust 的預設工具，即 rustc 編譯器和 cargo 构建工具。以下是一個基本的步驟：

    - **安裝 Rust**：如果尚未安裝 Rust，請訪問 Rust 官方網站（ https://www.rust-lang.org/ ）按照說明下載並安裝 Rust。安裝完畢後，您可以在終端中運行 rustc --version 檢查是否成功安裝。
        - 補充
            ```
            curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
            ```
    - **創建 Rust 程式碼**：使用您最喜歡的文本編輯器創建一個新的 .rs 擴展名的 Rust 程式碼文件，例如 `main.rs`。
    - **編寫程式碼**：在 `main.rs` 中編寫您的 Rust 程式碼。
    - **編譯程式碼**：在終端中，導航到包含 `main.rs` 文件的目錄，然後運行以下命令以編譯您的程式：
        ```css
        rustc main.rs
        ```
        這會使用 rustc 編譯器編譯您的程式碼。如果一切正確，它將生成一個名為 main 的可執行文件。
    - **執行程式**：完成編譯後，您可以在終端中運行您的程式，只需輸入：
        ```bash
        ./main
        ```
        如果您的程式有任何輸出，它將顯示在終端中。

    請注意，如果您在大型項目中工作，建議使用 cargo，它是 Rust 的官方包管理器和構建工具，可以更方便地處理依賴性和項目配置。但對於簡單的 Rust 程式，上述步驟通常足夠了。

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## 編譯與執行 - 專案
- ### 如何編譯專案與測試？
    - Question
        資料夾下有 
        - `build.rs`
        - `Cargo.toml`
        - `client/`
        - `grpc-metadata/`
        - `README.md`
        - `src/`
        我要如何編譯測試？

    - [ChatGPT]
        要編譯和測試你的 Rust 項目，你可以使用 Rust 的包管理器 Cargo。以下是一個簡單的步驟：

        1. **確保你已經安裝了** Rust 和 Cargo：如果你還沒有安裝 Rust，你可以從[Rust 官方網站](https://www.rust-lang.org/learn/get-started)下載並安裝它。
        2. **進入專案資料夾**：在終端中，使用 `cd` 命令切換到你的項目資料夾。假設你的項目資料夾名稱是 `my_project`，你可以使用以下命令：
            ```shell
            cd my_project
            ```
        3. **編譯和測試**：接下來，你可以使用 Cargo 的命令來編譯和測試你的項目。以下是一些常用的命令：
            - **編譯**：使用以下命令來編譯你的項目：
                ```shell
                cargo build
                ```
                當執行完這個命令後，你的項目會被編譯，並生成可執行文件（如果是可執行項目）或庫文件（如果是庫項目）。
            - **測試**：如果你的項目包含單元測試或集成測試，你可以使用以下命令運行測試：
                ```shell
                cargo test
                ```
                Cargo 會運行所有的測試並報告結果。
            - **運行**：如果你的項目是可執行的，你可以使用以下命令運行它：
                ```shell
                cargo run
                ```
                這將執行你的應用程序。

        以上是一些基本的指令，具體的操作可能會依賴於你的項目結構和需求。請確保在項目資料夾中存在 `Cargo.toml` 文件，它包含了有關項目的元數據和依賴關係。如果有其他特定的需求，請提供更多細節，我們可以提供更具體的協助。
    <br>

- ### [Cargo: the Rust build tool and package manager](https://www.rust-lang.org/learn/get-started)
    - build your project with `cargo build`
    - run your project with `cargo run`
    - test your project with `cargo test`
    - build documentation for your project with` cargo doc`
    - publish a library to crates.io with `cargo publish`

- ### 如何建立空的 rust 專案
    要建立一個空的 Rust 專案，你可以使用 Rust 的包管理器 Cargo。下面是步驟：

    1. **安裝 Rust**：
        首先，確保你已經安裝了 Rust 和 Cargo。如果還未安裝，你可以從 Rust 官方網站 下載並安裝它。
        
    2. **建立新的 Rust 專案**：
        打開終端（命令提示符），然後選擇一個你希望創建專案的資料夾位置。在終端中，使用以下命令創建一個新的 Rust 專案：
        ```shell
        cargo new my_project
        ```
        這個命令會創建一個名為 `my_project` 的資料夾，並在其中創建一個空的 Rust 專案。
        
    3. **切換到專案資料夾：**
        使用 cd 命令切換到你的新專案資料夾：
        ```shell
        cd my_project
        ```
        
    4. **編譯和運行**：
        如果你希望編譯並運行這個空的專案，可以使用以下命令：
        ```shell
        cargo build  # 編譯專案
        cargo run    # 運行專案
        ```
        項目將會編譯並運行，但由於它是一個空的專案，不會執行任何實際的代碼。

    現在你已經建立了一個空的 Rust 專案，可以在這個基礎上開始編寫你的代碼。如果你打開 my_project 資料夾，你會看到一些項目文件，包括 Cargo.toml（包含項目的配置信息）和 src/main.rs（包含主程序的 Rust 代碼文件）。你可以在 src/main.rs 中開始編寫你的 Rust 程序。
    
    **[備註] 檢視結果**
    - **目錄**
        ```
        └── my_project1
            ├── Cargo.toml
            └── src
                └── main.rs
        ```
    - **檔案內容**
        - `Cargo.toml`
            ```toml
            [package]
            name = "my_project1"
            version = "0.1.0"
            edition = "2021"

            # See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

            [dependencies]
            ```
        - `src/main.rs`
            ```rust
            fn main() {
                println!("Hello, world!");
            }
            ```

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## 語法

### 匯入
- ### 這是那類型的程式語言？
    - **Question**
        `main.rs` 裡有
        ```rust=
        /// Text Generation Inference benchmarking tool
        ///
        /// Inspired by the great Oha app: https://github.com/hatoo/oha
        /// and: https://github.com/orhun/rust-tui-template
        use clap::Parser;
        use std::path::Path;
        use text_generation_client::ShardedClient;
        use tokenizers::{FromPretrainedParameters, Tokenizer};
        use tracing_subscriber::layer::SubscriberExt;
        use tracing_subscriber::util::SubscriberInitExt;
        use tracing_subscriber::EnvFilter;
        ```
        這是那類型的程式語言？
    - **[ChatGPT]**
        這段程式碼是用Rust編程語言編寫的。在Rust中，你可以看到使用`use`關鍵字來導入庫（模塊）並使用`///`來編寫文檔註釋。此外，它還使用了一些Rust生態系統中的庫，`如clap`（命令行參數解析器）、`std`（標準庫，包括`path::Path`）、`tokenizers`（用於文本處理的庫）`和tracing_subscriber`（用於日誌記錄的庫）等。這種風格的註釋和模塊導入在Rust中非常常見，用於提高程式碼的可讀性和可維護性。

- ### import axum 有錯誤
    - **Question**
        我 import axum ，但有下面的 error，該如何修復？
        ```
        1 | use axum::http::HeaderValue;
          |     ^^^^ use of undeclared crate or module `axum`
        ```
    - **[ChatGPT]**
        這個錯誤訊息表示你的 Rust 專案無法找到名為 "axum" 的 crate 或模塊。要解決這個問題，你需要確保以下步驟：

        1. **確保在 `Cargo.toml` 中添加了 "axum" crate 作為依賴：**
            打開你的 `Cargo.toml` 文件，確保它包含了 "axum" 作為你的專案的依賴。你的 Cargo.toml 文件應該類似於這樣：
            ```toml
            [dependencies]
            axum = "x.y.z"  # x.y.z 是 axum 的版本號，請使用實際的版本號
            ```
            請確保 "x.y.z" 的部分是你打算使用的 axum 版本。你可以在 crates.io 上查看可用的版本。

        2. **執行 cargo build：**
            在終端中，切換到你的專案資料夾並執行以下命令，以確保你的專案成功編譯並下載依賴：
            ```shell
            cargo build
            ```
            如果 "axum" crate 還未下載，Cargo 將會自動下載它。

        3. **確保 import 語句正確：**
            確保你的 import 語句在 Rust 程序中的正確位置，並且使用了正確的模塊路徑。例如：
            ```rust
            use axum::http::HeaderValue;
            ```
            如果你的 import 語句與你的程式碼的結構相符，這個部分應該是正確的。

        4. **重新啟動 IDE 或編輯器：**
            有時候 IDE 或編輯器可能需要重新載入依賴項目，因此嘗試重新啟動它們以確保依賴正確載入。

        如果你按照以上步驟仍然遇到問題，請提供更多詳細信息，例如你的 `Cargo.toml` 文件的內容，以及完整的錯誤訊息，我們可以提供更具體的幫助。

- ### import 語法
    - **Question**
        我在 `Cargo.toml` 看到：
        ```
        axum = { version = "0.6.4", features = ["json"] }
        ```
        用途為何？
    - **[ChatGPT]**
        在你的 `Cargo.toml` 文件中的這行設置指定了 "axum" crate 的版本以及使用的特性（features）。

        1. `version = "0.6.4"`：
            這部分指定了你的專案要使用 "axum" crate 的版本號。在這個例子中，你的專案將使用 "axum" 的 0.6.4 版本。指定版本號有助於確保你的專案在不同的環境中有可預測的依賴版本。

        2. `features = ["json"]`：
            這部分指定了你要啟用的 "axum" crate 的特性。特性是 crate 提供的可選功能或模塊。在這個例子中，你啟用了 "axum" 的 "json" 特性，這意味著你的專案可以使用 "axum" 提供的 JSON 相關功能。通過指定特性，你可以根據專案的需求僅啟用你需要的功能，這有助於減小二進制文件的大小並減少不必要的依賴。

        總結來說，這行設置讓你可以精確地指定 "axum" crate 的版本並啟用特定的功能，以滿足你的專案需求。這是 Cargo.toml 文件中管理 crate 依賴的一個重要部分。

- ### crate 是什麼意思？
    [ChatGPT]
    在 Rust 中，"crate" 是指一個封裝單位，它是 Rust 語言中的模塊和庫的組織方式。具體來說：

    1. **庫 Crate（Library Crate）：**
        一個庫 crate 是一個包含一組模塊和功能的封裝單位，它可以被其他 Rust 程序引用和重用。庫 crate 可以用來將通用的功能打包成可用於多個專案的庫。要創建一個庫 crate，你可以使用 `cargo new` 命令，然後將功能實現在其中。

    2. **應用程序 Crate（Binary Crate）：**
        一個應用程序 crate 是一個包含 `main` 函數的封裝單位，它代表一個獨立的可執行程序。當你創建一個新的 Rust 應用程序時，你實際上是創建了一個應用程序 crate。應用程序 crate 可以依賴於庫 crate 並使用它們的功能。

    3. **依賴（Dependencies）：**
        在 Rust 項目中，你可以在你的 `Cargo.toml` 文件中列出你的 crate 依賴。這些依賴可以是其他人寫的庫 crate，你可以在你的專案中使用它們。依賴使得你可以利用他人的代碼，並加速開發過程。

    總的來說，crate 是 Rust 中的一個基本組織單位，用於管理模塊、函數和功能，並支持代碼的重用和組織。crate 的概念有助於模組化開發，並使 Rust 項目更容易管理和擴展。

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### 變數
- ### 如何定義變數，可以變更成其他值？
    [ChatGPT]
    在 Rust 中，要定義一個可以變更其值的變數，你可以使用 let 關鍵字。Rust 中有兩種主要的變數：可變變數和不可變變數。你可以使用 let 來創建這兩種變數，但可變變數需要在變數名稱前添加 mut 關鍵字。

    以下是一些示例，說明如何定義可變和不可變變數：

    1. **不可變變數**：
        ```rust=
        fn main() {
            let x = 5;  // 不可變變數 x，值為 5
            println!("x 的值：{}", x);

            // 下面的行將導致編譯錯誤，因為 x 是不可變的，不能被修改。
            // x = 10;
        }
        ```
        在這個示例中，我們定義了一個不可變變數 x，並初始化它為 5。由於 x 是不可變的，所以不能在後面的代碼中修改它。

    2. **可變變數**：
        ```rust=
        fn main() {
            let mut y = 5;  // 可變變數 y，初始值為 5
            println!("y 的值：{}", y);

            y = 10;  // 修改 y 的值
            println!("y 修改後的值：{}", y);
        }
        ```
    在這個示例中，我們定義了一個可變變數 y，並初始化它為 5。然後，我們使用 y = 10 將其值修改為 10。可變變數可以在後面的代碼中多次修改其值。

    總之，使用 let 來定義變數，並使用 mut 來指定是否可變。不可變變數的值在綁定後不能更改，而可變變數可以更改其值。

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### 運算子!、macro_rules
- ### 程式碼中的驚嘆號，用途為何？
    - Question
        ```rust=
        fn main() {
            println!("Hello, world!");
        }
        ```
        程式碼中的驚嘆號，用途為何？
    - [ChatGPT]
        在 Rust 中，驚嘆號 ! 通常用於表示宏（Macro）的調用。宏是一種在編譯時進行程式碼生成的機制，它允許您以一種類似於函數調用的方式來擴展或生成程式碼。

        在您的程式碼中，println! 是一個宏的示例。它類似於標準函數 println，但它不是函數調用，而是一個宏調用。這意味著在 println! 後的括號中，您可以使用 {} 來插入變數或值，以便在輸出中顯示。例如：

        ```rust=
        fn main() {
            let name = "Alice";
            println!("Hello, {}!", name);
        }
        ```
        在這個示例中，println! 宏將 {} 替換為 name 的值，然後將整個字串輸出到終端，產生類似於 "Hello, Alice!" 的輸出。

        總結，驚嘆號 ! 在 Rust 中通常表示宏的調用，而宏允許您以靈活的方式生成程式碼，而不僅僅是函數調用。
- ### macro_rules
    > - macro 台灣稱為巨集 (詳見[C語言](https://opensourcedoc.com/c-programming/preprocessor/))
    > - 程式碼編譯前的前處理
    > - python 的 lambda 概念
    
    - ### 不帶有參數的 macro_rules
        > [[Rust By Example] macro_rules!](https://doc.rust-lang.org/rust-by-example/macros.html)
        ```rust=
        // This is a simple macro named `say_hello`.
        macro_rules! say_hello {
            // `()` indicates that the macro takes no argument.
            () => {
                // The macro will expand into the contents of this block.
                println!("Hello!")
            };
        }

        fn main() {
            // This call will expand into `println!("Hello")`
            say_hello!()
        }
        ```
    - ### 帶有參數的 macro_rules
        ```rust=
        macro_rules! say_hello{
            ($name: expr) => {
                println!("hello, {}!", $name)
            }
        }

        fn main() {
            say_hello!("TJ");  // hello, TJ!
        }
        ```
- ### 實作 `add!(1,2)`
    > [Macros in Rust: A tutorial with examples](https://blog.logrocket.com/macros-in-rust-a-tutorial-with-examples/)
    ```rust=
    // use macro_rules! <name of macro>{<Body>}
    macro_rules! add{
     // macth like arm for macro
        ($a:expr,$b:expr)=>{
     // macro expand to this code
            {
    // $a and $b will be templated using the value/variable provided to macro
                $a+$b
            }
        }
    }

    fn main(){
     // call to macro, $a=1 and $b=2
        add!(1,2);
    }
    ```

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### 關鍵字 match
- ### Rust 的 macth 語法怎麼用？舉簡單的例子
    [ChatGPT]
    match 是 Rust 中用於模式匹配的關鍵字，它允許您根據值的不同情況執行不同的程式碼塊。以下是一個簡單的示例，展示了如何使用 match 語法：

    假設我們有一個列舉型別（Enum）代表顏色：

    ```rust=
    enum Color {
        Red,
        Green,
        Blue,
    }
    ```
    現在，我們想根據不同的顏色來執行不同的程式碼。我們可以使用 match 來實現這個目標：
    ```rust=
    fn main() {
        let color = Color::Blue;

        match color {
            Color::Red => {
                println!("選擇了紅色");
            }
            Color::Green => {
                println!("選擇了綠色");
            }
            Color::Blue => {
                println!("選擇了藍色");
            }
        }
    }
    ```
    在這個例子中，我們定義了一個 Color 列舉型別，然後使用 match 語法根據 color 變數的值進行匹配。根據 color 的值，將執行對應的 println! 語句。

    這是一個簡單的示例，但 match 在 Rust 中非常強大，您可以用它來處理更複雜的模式匹配情況，包括處理結構、元組、範圍等等。它是 Rust 中控制流程的重要工具之一。

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### 關鍵字 Option, Some, None
- 類比
    - Option 類似 Java 的 enum
        - Some, None 為 Option 的一種類型
    - match + Option::some 類似 Java 的 switch + enum.xxx
- ### Some 屬於 Rust 的一部分嗎？還是自定義的
    [ChatGPT]
    Some 是 Rust 的一部分，它是標準庫（Standard Library）中的一個列舉（enum）變體。具體來說，Some 是 Option 這個列舉的其中一個變體，而 Option 用於表示可能有值或可能為空的情況。這個設計使得在處理可能為空值的情況時更加明確和安全。

    在 Rust 中，你不需要自己定義 Some，因為它已經被定義為 Option 的一部分。你可以直接使用 Option::Some 來表示有值的情況，或使用 None 來表示為空的情況。

    以下是一個示例，展示如何使用 Some 和 None：

    ```rust=
    fn main() {
        let some_value: Option<i32> = Some(42); // 有值的情況
        let none_value: Option<i32> = None;     // 為空的情況

        match some_value {
            Some(value) => {
                println!("有值：{}", value);
            }
            None => {
                println!("為空");
            }
        }

        match none_value {
            Some(value) => {
                println!("有值：{}", value);
            }
            None => {
                println!("為空");
            }
        }
    }
    ```
    Some 和 None 是 Rust 標準庫中的預定義變體，用於簡化處理可能為空值的情況。

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### 關鍵字 Some
- ### 範例1：Some 的輸出
    ```rust
    fn main() {
        let x = 0;
        let y = Some(x);
        if let Some(value) = y {
            println!("value = {}", value);
            println!("y = {}", y.unwrap());
            println!("y = {:?}", y);
        } else {
            println!("y is None");
        }
    }
    ```
    執行結果：
    ```
    value = 0
    y = 0
    y = Some(0)
    ```
- ### Some() 怎麼用？
    [Code Llama]
    Some() 是 Rust 語言中的一個方法，用於創建一個 Option 枚舉的值。Option 枚舉是 Rust 中的一個基本枚舉，用於表示一個值是否存在或者是空的。

    Some() 方法接收一個參數，這個參數就是要創建的 Option 枚舉的值。例如，你可以使用 Some(5) 來創建一個 Option 枚舉的值，其中包含一個整數值 5。

    在 Rust 中，Option 枚舉通常用於表示一個值是否存在或者是空的。例如，你可以使用 Option 枚舉來表示一個字串是否為空，或者一個整數是否為空。

    以下是一個使用 Some() 方法的範例：
    ```
    fn main() {
        let x = Some(5); // 創建一個 Option 枚舉的值，其中包含一個整數值 5
        println!("{:?}", x); // 打印出 "Some(5)"
    }
    ```
    在這個範例中，我們使用 Some() 方法來創建一個 Option 枚舉的值，其中包含一個整數值 5。然後，我們使用 println! macro 來打印出這個值。結果是 "Some(5)"，這表示這個 Option 枚舉的值是存在的，並且包含一個整數值 5。

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### 關鍵字 ref
- ### 範例
    ```rust
    fn main() {
        let x = 42;

        match x {
            // 使用 ref 來創建對變數 x 的引用
            ref value => println!("x 的值是 {}", value),
        }

        // 此處仍然可以訪問 x，因為上面的模式匹配只是創建了 x 的引用
        println!("x 的值仍然是 {}", x);
    }
    ```
- ### if 中的 let 關鍵字，作用是什麼？
    - Question
        ```rust
        if let Some(ref max_batch_total_tokens) = max_batch_total_tokens { ...}
        ```
        if 中的 let 關鍵字，作用是什麼？
    - [ChatGPT]
        在 Rust 中，`if let` 是一種特殊的模式匹配構造，用於匹配和解構枚舉類型或其他可匹配的值，並在匹配成功時執行相應的代碼。這個語法的主要作用是簡化對可選（Option）或結果（Result）等類型的值進行處理，以減少冗長的匹配代碼。

        在你提供的示例中：

        ```rust=
        if let Some(ref max_batch_total_tokens) = max_batch_total_tokens {
            // 在這裡執行代碼，max_batch_total_tokens 匹配到 Some() 的情況
            // 同時 max_batch_total_tokens 也被解構為內部的值，並且以 ref 的方式借用
            // 這裡可以使用 max_batch_total_tokens 作為變數名稱來引用 Some 中的值
        }
        ```
        這個 `if let` 表達式的作用是檢查 `max_batch_total_tokens` 是否是 `Some` 枚舉的變體，如果是，則將 `max_batch_total_tokens` 解構為 `Some` 中的值，並在匹配成功時執行相應的代碼區塊。在代碼區塊內，你可以使用 `max_batch_total_tokens` 來引用 `Some` 中的值。

        這種語法在處理可選值時很有用，因為它能夠更清晰地表達代碼的意圖，同時避免了手動匹配和解構的冗長代碼。如果 `max_batch_total_tokens` 是 `Some`，則代碼區塊內的代碼將執行，否則將被忽略。

- ### 關鍵字 ref 如何使用？請舉實際的例子？
    [ChatGPT]
    在 Rust 中，`ref` 關鍵字用於創建對某個值的引用，並且通常與模式匹配（pattern matching）一起使用。它的主要作用是在模式匹配中將值的引用綁定到變數上，而不是移動或複製值。這對於避免擁有權（ownership）的轉移或複製是非常有用的。

    以下是一個實際的示例，說明如何使用 `ref` 關鍵字：

    ```rust=
    fn main() {
        let value = 42;

        // 使用 ref 關鍵字將對 value 的引用綁定到 reference 變數中
        if let Some(ref reference) = get_optional_value(value) {
            println!("有值：{}", reference);
        } else {
            println!("沒有值");
        }

        // 在這裡可以繼續使用 value，因為它並未被移動
        println!("原始值：{}", value);
    }

    fn get_optional_value(value: i32) -> Option<i32> {
        if value % 2 == 0 {
            Some(value)
        } else {
            None
        }
    }
    ```
    在這個示例中，我們定義了一個名為 `get_optional_value` 的函數，它返回一個 `Option<i32>`，表示可能有值也可能為空。然後，我們在 main 函數中創建一個 value 變數，並使用 if let 表達式進行模式匹配來檢查 `get_optional_value` 的返回值。

    **注意以下重點：**
    - `if let Some(ref reference) = get_optional_value(value)` 這一行代碼中，`ref reference` 表示將 `get_optional_value` 的返回值（如果是 `Some`）的內容以引用的形式綁定到 `reference` 變數上。這意味著 `reference` 是 `value` 的引用，而不是移動或複製它。
    - 使用 `if let` 進行模式匹配，如果 `get_optional_value` 返回 `Some`，則進入 `Some` 分支並打印 `reference` 的值。否則，進入 `None` 分支。
    - 在 `main` 函數中，我們可以繼續使用 `value`，因為它並未被移動。
    
    這種使用 `ref` 的模式匹配方式可用於保持對值的引用，同時進行相關操作，而不會損害原始值的所有權。

- ### 能在舉更簡單的例子？
    [ChatGPT]
    當然，以下是一個更簡單的示例，說明如何在模式匹配中使用 `ref` 關鍵字：

    ```rust=
    fn main() {
        let value = 42;

        match value {
            ref reference => {
                // 在這裡，reference 是對 value 的引用
                println!("value 的引用：{}", reference);
            }
        }

        // 在這裡可以繼續使用 value，因為它並未被移動
        println!("原始值：{}", value);
    }
    ```
    在這個示例中，我們使用 match 表達式進行模式匹配，並將 `value` 綁定到 `ref reference` 中。這表示 `reference` 是對 `value` 的引用，並且在 `match` 分支內可以使用它。

    重要的是，value 並未被移動，因此在 match 之後，我們仍然可以繼續使用它。

    這個示例展示了如何使用 `ref` 關鍵字在模式匹配中創建對值的引用，以便在分支內進行操作，同時保持原始值的所有權。

- ### 什麼情境才會需要用到 ref 關鍵字？
    [ChatGPT]
    `ref` 關鍵字通常用於以下情境：

    1. **模式匹配中的引用捕獲**：當你需要在模式匹配中捕獲對某個值的引用而不是移動或複製它時，可以使用 ref 關鍵字。這種情況下，你希望保持原始值的所有權，同時使用值的引用進行操作。

        ```rust=
        match some_option {
            Some(ref value) => {
                // 在這裡使用 value 的引用
            }
            None => {
                // 沒有值的情況
            }
        }
        ```
    2. **函數參數中的引用**：有時你想要傳遞一個變數的引用給一個函數，以便在函數內部對它進行修改，但又不希望函數擁有它的所有權。這種情況下，你可以在函數的參數中使用 ref 來傳遞引用。

        ```rust=
        fn modify_value(reference: &mut i32) {
            *reference = 42; // 在函數內修改引用的值
        }
        ```
    3. **模式匹配中的變數引用**：當你想要在模式匹配中引用匹配到的變數時，可以使用 ref 關鍵字。

        ```rust=
        let value = Some(42);
        if let Some(ref reference) = value {
            // 使用匹配到的值的引用
            println!("匹配到的值：{}", reference);
        }
        ```
        總之，ref 關鍵字主要用於在模式匹配、函數參數和其他上下文中創建對值的引用，以便保持原始值的所有權並進行引用操作。這有助於在不轉移或複製值的情況下進行操作。

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### 函數
- ### Rust 中，回傳不用 return 關鍵字嗎？
    [ChatGPT]
    在 Rust 中，可以選擇使用 return 關鍵字來明確指定函數的返回值，但它通常是可選的，因為 Rust 具有隱式的返回值。這意味著函數的最後一個表達式的值將被自動視為返回值，除非你明確指定了 return。

    以下是一個示例，說明了這兩種方式：

    ```rust=
    // 使用隱式返回值
    fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
        // 最後一個表達式的值 會被自動返回
        a + b
    }

    // 使用明確的 return
    fn subtract(a: i32, b: i32) -> i32 {
        // 使用 return 來明確指定返回值
        return a - b;
    }

    fn main() {
        let result_add = add(5, 3);
        let result_subtract = subtract(10, 4);

        println!("add result: {}", result_add);
        println!("subtract result: {}", result_subtract);
    }
    ```
    在這個示例中，add 函數使用隱式返回值，因此不需要 return 關鍵字。而 subtract 函數則使用了明確的 return 來指定返回值。

    通常情況下，Rust 程序員更傾向於使用隱式返回值，因為它讓代碼更簡潔和易讀。但在某些情況下，使用 return 可以明確地指定返回值，例如在提前返回函數或在複雜的控制流中使用。


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### 類別
- ### 如何自訂一個 汽車的類別，並有 run 方法, 4個輪子的屬性？
    [ChatGPT]
    你可以使用Rust程式語言來自訂一個汽車的類別（struct），並添加一個run方法和一個代表4個輪子的屬性。以下是一個簡單的範例：

    ```rust=
    // 定義一個汽車的結構（struct）
    struct Car {
        // 屬性：輪子數量
        wheels: u32,
    }

    // 實現Car結構的方法
    impl Car {
        // 創建一個新的Car實例
        fn new(wheels: u32) -> Car {
            Car { wheels }
        }

        // 定義一個run方法
        fn run(&self) {
            println!("這輛汽車正在行駛，有 {} 個輪子。", self.wheels);
        }
    }

    fn main() {
        // 創建一輛有4個輪子的汽車
        let my_car = Car::new(4);

        // 使用run方法啟動汽車
        my_car.run();
    }
    ```
    這個範例中，我們首先定義了一個Car結構，並為其添加了一個new方法用於創建新的汽車實例，以及一個run方法用於模擬汽車的運行。在main函數中，我們創建了一輛有4個輪子的汽車並使用run方法啟動它。

    你可以根據需要進一步擴展這個Car結構，例如添加其他屬性和方法，以更好地符合你的需求。希望這有助於你開始使用Rust自訂類別。如果你有更多問題或需要進一步的協助，請隨時提出。
    - #### `{ }` 裡面又有 `Car { wheels }`, 是什麼意思？
        - Question
            ```
            fn new(wheels: u32) -> Car {
                    Car { wheels }
             }
            ```
            `{ }` 裡面又有 `Car { wheels }`, 是什麼意思？
        - [ChatGPT]
            這段代碼是Rust中的一個構造函數（constructor function）的實現，用於創建Car結構的新實例。讓我們來解釋其中的含義：

            fn new(wheels: u32) -> Car 是一個函數簽名（function signature），它定義了一個名為new的函數，該函數接受一個名為wheels的參數，該參數的類型是u32（32位無符號整數），並且函數的返回值類型是Car，這表示這個函數將返回一個Car結構的實例。

            { wheels } 是一個初始化块（initialization block），它用於創建新的Car實例。在這個特定的情況下，wheels 是Car結構的一個字段，而{ wheels } 表示將這個字段初始化為傳遞給函數的wheels參數的值。

            所以，當你調用 new 函數並傳遞一個u32值給它時，它將使用傳遞的值來初始化新的Car實例的wheels字段。這種設計方式允許你在創建Car實例時傳遞輪子數量作為參數，使代碼更具靈活性。

            以下是一個示例，展示如何使用這個 new 函數：

            ```rust=
            struct Car {
                wheels: u32,
            }

            impl Car {
                fn new(wheels: u32) -> Car {
                    Car { wheels }
                }
            }

            fn main() {
                // 使用 new 函數創建一輛有4個輪子的汽車
                let my_car = Car::new(4);
            }
            ```
            在這個示例中，我們使用 Car::new(4) 創建了一輛有4個輪子的汽車實例，new 函數將4作為參數，並使用它來初始化 wheels 字段。

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## doc
- ### 沒有辦法透過程式查看 Path 方法和屬性嗎？像 Pyhon, 有 help(Path) 可以印出，Rust 有類似用法嗎？
    [ChatGPT]
    在 Rust 中，您可以使用 `rustdoc` 工具來查看結構（包括 `Path` 結構）的方法和屬性。具體步驟如下：

    1. 在終端中切換到您的 Rust 專案目錄。
    2. 執行以下命令來生成 `Path` 結構的文檔：
       ```
       cargo doc --open
       ```
        這將生成庫的文檔並在預設的瀏覽器中打開。
    3. 在瀏覽器中導航到 `std` 库的文檔，找到 `std::path` 模組，然後找到 `Path` 結構。
    4. 在 `Path` 結構的文檔頁面上，您將能夠查看該結構的所有方法和屬性，以及它們的描述和用法示例。

    這是查看 `Path` 結構方法和屬性的一種方式，通過生成文檔並在瀏覽器中查看，您可以方便地獲得完整的結構信息，包括描述和示例。要注意的是，Rust 的這種文檔生成方式是一種強大的工具，可用於查看整個標準庫和您的專案的文檔。
    - 測試結果
        [![](https://hackmd.io/_uploads/ryGeeLblp.png)](https://hackmd.io/_uploads/ryGeeLblp.png)


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## 效能
- ### 為何要創造出 Rust 語言？不是已經有 C/C++, Java, Python 等高階程式語言？
    [ChatGPT]
    創造 Rust 語言的主要動機之一是解決一些其他語言存在的問題並提供一個更安全、高性能的選擇。以下是一些主要原因：

    1. **安全性**：Rust 的一個重要目標是提供記憶體安全性。許多傳統語言，如 C 和 C++，容易受到緩衝區溢出和空指針引用等記憶體錯誤的影響。Rust 通過引入所有權（Ownership）系統和借用（Borrowing）概念，使得這些錯誤在編譯時被檢測到，從而提高了程式碼的安全性。
    2. **記憶體控制**：Rust 提供了對記憶體的精確控制，同時不需要開發人員手動管理記憶體。這意味著您可以編寫高性能的系統程式，同時不必擔心記憶體洩漏或記憶體錯誤。
    3. **並發性**：Rust 具有內置的並發支持，通過所有權系統，它確保並發程式碼的安全性，避免了常見的競爭條件和死鎖等問題。
    4. **生態系統**：Rust 具有不斷增長的生態系統，包括豐富的庫和工具。它的生態系統不斷壯大，吸引了許多開發者的參與，使得它成為一個有競爭力的選擇。
    5. **開發者友好性**：Rust 設計了一個現代的語言語法，它更加友好並提供了許多方便的功能，使開發更簡單和高效。
    6. **跨平台**：Rust 具有跨平台性，可以用於開發各種操作系統和硬體架構的應用程式。

    雖然有許多高階程式語言可供選擇，但Rust 提供了一個獨特的組合，尤其適合需要記憶體控制、安全性和性能的應用程式。它的設計目標是解決傳統語言中的一些痛點，同時提供現代的開發體驗。

    - 參考資料
        - 2023/09/27 - [微軟要讓開發者以Rust編寫Windows驅動程式](https://www.ithome.com.tw/news/158975)
        - 2023/10/10 - [Google開始以Rust重寫Android裸機元件，進一步強化記憶體安全性](https://www.ithome.com.tw/news/159204)

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## 案例練習
### 寫一個程式，從命令列中輸入一個字串，提示文字為 "Please input any string:"，接著在同一行讀取該輸入字串，隨後印出所輸入的字串。
[ChatGPT]
以下是一個簡單的 Rust 程式，用於從命令列中輸入一個字串，然後印出所輸入的字串：

```rust=
use std::io;

fn main() {
    println!("Please input any string:");

    let mut input = String::new();

    // 讀取用戶輸入的字串
    io::stdin()
        .read_line(&mut input)
        .expect("讀取失敗");

    // 移除字串末尾的換行符號
    let input = input.trim();

    println!("你輸入的字串是：{}", input);
}
```
這個程式首先輸出提示文字 `"Please input any string:"`，然後使用 `io::stdin()` 來讀取用戶輸入的字串。接著，它使用 `trim()` 方法來移除字串末尾的換行符號，以確保輸出的字串不包含多餘的空格或換行。最後，它印出所輸入的字串。

你可以運行這個程式，並在命令列中輸入任何字串，它都會印出你所輸入的字串。

- ### `print!("...")` 有沒有強制先輸出文字的用法？比如 flash = True ?
    [ChatGPT]
    在 Rust 中，`print!()` 和 `println!()` 宏用於輸出文字到控制台。這些宏的工作方式是將文字寫入標準輸出（stdout），但它們通常不會立即將文字顯示在屏幕上。相反，它們將文本放入緩衝區（buffer），並在緩衝區達到一定大小或在程序結束時將其刷新到屏幕。

    如果你希望強制將文字立即輸出到屏幕上，可以使用 std::io::stdout().flush() 方法，它會將緩衝區的內容刷新到屏幕上。這樣可以確保文字立即顯示，而不需要等待緩衝區滿或程序結束。

    以下是一個示例：
    ```rust=
    use std::io::{self, Write}; // 需要導入 std::io::Write 來使用 flush()

    fn main() {
        print!("這是一個文本 ");
        io::stdout().flush().expect("無法刷新 stdout"); // 強制刷新 stdout

        // 這部分的文本將會立即顯示在屏幕上
        print!("這部分的文本 ");
        io::stdout().flush().expect("無法刷新 stdout");

        println!("最後的文本"); // println!() 會自動刷新
    }
    ```
    在這個示例中，我們使用 `io::stdout().flush()` 來強制刷新緩衝區，以確保文本立即顯示在屏幕上。請注意，使用 `println!()` 宏會自動刷新緩衝區，所以在 `println!()` 後的文本通常會立即顯示。

    如果你需要在特定時刻強制刷新，可以使用 `flush()` 方法。不過，過度頻繁地刷新可能會對性能產生一些影響，所以請謹慎使用。

- ### 案例程式碼改良結果
    ```rust=
    use std::io;
    use std::io::Write;

    fn main() {
        print!("Please input any string: ");
        io::stdout().flush().expect("無法刷新 stdout");

        let mut input = String::new();

        // 讀取用戶輸入的字串
        io::stdin()
            .read_line(&mut input)
            .expect("讀取失敗");

        // 移除字串末尾的換行符號
        let input = input.trim();

        println!("你輸入的字串是：{}", input);
    }
    ```
    - `.expect(...)` 是必要的
        否則會有 warning: unused `Result` that must be used
        ```
        warning: unused `Result` that must be used
         --> main.rs:6:5
          |
        6 |     io::stdout().flush();
          |     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
          |
          = note: this `Result` may be an `Err` variant, which should be handled
          = note: `#[warn(unused_must_use)]` on by default
        help: use `let _ = ...` to ignore the resulting value
          |
        6 |     let _ = io::stdout().flush();
          |     +++++++

        warning: 1 warning emitted
        ```
    - 參考資料
        - [print! macro not executed until pressing Enter](https://stackoverflow.com/questions/67185922/)
        - [no method named flush found for type std::io::Stdout in the current scope](https://stackoverflow.com/questions/40392906/)

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### 寫一個程式，從命令列中輸入一個 0~9的值，並判斷是奇數還是偶數
[ChatGPT]
以下是一個簡單的 Rust 程式，用於從命令列中輸入一個 0 到 9 之間的值，然後判斷它是奇數還是偶數：

```rust=
use std::io;

fn main() {
    println!("請輸入一個 0 到 9 之間的數字：");

    let mut input = String::new();

    // 讀取用戶輸入的數字
    io::stdin()
        .read_line(&mut input)
        .expect("讀取失敗");

    // 將輸入的字符串轉換為整數
    let number: i32 = input.trim().parse().expect("轉換失敗");

    // 判斷奇數還是偶數
    if number >= 0 && number <= 9 {
        if number % 2 == 0 {
            println!("輸入的數字 {} 是偶數。", number);
        } else {
            println!("輸入的數字 {} 是奇數。", number);
        }
    } else {
        println!("請輸入有效的 0 到 9 之間的數字。");
    }
}
```
這個程式首先提示用戶輸入數字，然後讀取輸入並將其轉換為整數。接著，它檢查輸入是否在 0 到 9 之間，並根據輸入的奇偶性進行判斷，最後輸出結果。如果輸入不在有效範圍內，則會提示用戶輸入有效的數字。

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### 計算數組內元素乘積的最大值的函數
> array/list, for-loop

```rust=
fn main() {
    let nums = vec![3, 6, 7, 4, 9];
    let mut largest_product = 0;

    for i in 0..nums.len() - 1 {
        for j in i + 1..nums.len() {
            if nums[i] * nums[j] > largest_product {
                largest_product = nums[i] * nums[j];
            }
        }
    }

    println!("largest product is {}", largest_product);
}
```
- **模型 Xwin-lm 70b**：
    - **使用者**： 你說 Rust 程式碼比較簡潔，請舉實際的例子，同時提供了 Python 程式語言以供比較。

    - **Llama** ： 我明白您想要一個更直接的比較。以下是使用 Rust 和 Python 編寫的相同功能的範例程式碼：

        Rust版本：
        ```rust=
        fn main() {
            let nums = vec![3, 6, 7, 4, 9];
            let mut largest_product = 0;

            for i in 0..nums.len() - 1 {
                for j in i + 1..nums.len() {
                    if nums[i] * nums[j] > largest_product {
                        largest_product = nums[i] * nums[j];
                    }
                }
            }

            println!("largest product is {}", largest_product);
        }
        ```

        Python版本：
        ```python=
        def largest_product(nums):
            max_product = 0

            for i in range(len(nums) - 1):
                for j in range(i + 1, len(nums)):
                    product = nums[i] * nums[j]
                    if product > max_product:
                        max_product = product

            return max_product

        if name == "main":
            nums = [3, 6, 7, 4, 9]
            print("largest product is", largest_product(nums))
        ```

        在這個例子中，我們使用Rust和Python分別編寫了一個計算記憶體內部元素乘積的頂峰的函數。雖然這兩段程式碼幾乎實現了相同的功能，但Rust程式碼更加簡潔。以下是一些原因： 
        1. **類型推斷**：Rust支援類型推斷，所以開發者無需在每個變數定義中指定類型。 這使得Rust程式碼更加簡潔。
        2. **for迴圈語法**：Rust的for迴圈語法更為簡潔，因為它可以直接在集合上進行遍歷，而不需要像Python那樣使用range()函數產生索引。
        3. **if let表達式**：Rust提供了if let表達式，讓開發人員在匹配模式時直接初始化變數。 這使得程式碼更加簡潔，因為開發者無需單獨的let語句來初始化變數。
        4. **無需傳回語句**：Rust中的函數會自動傳回最後一個表達式的值，因此無需明確的return語句。 這使得Rust程式碼更加簡潔。
        5. **屬性與方法**：Rust中的型別通常具有相關的屬性和方法，使得程式碼更加簡潔。 例如，我們可以直接呼叫len()方法來取得向量長度，而無需計算其elf。

        當然，這只是一個簡單的範例，實際專案中的程式碼可能會更加複雜。 但是，這個例子展示了Rust程式碼在許多情況下更加簡潔的能力。

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### 請寫一個 main ，並引用 axum 模組中的一個簡易功能
```rust
axum = { version = "0.6.4", features = ["json"] }
```
請寫一個 main ，並引用 axum 模組中的一個簡易功能

[ChatGPT]
以下是一個簡單的 `main.rs` 文件的示例，該文件引用了 "axum" crate 並使用了其中的一個功能。在這個示例中，我們創建了一個 HTTP 伺服器，使用 axum 提供的 Router 和 get 宏，並處理了一個路由以返回 "Hello, Axum!" 的簡單文本回應：

```rust
use axum::prelude::*;
use hyper::Server;
use std::net::SocketAddr;

#[tokio::main]
async fn main() {
    // 創建一個 axum app
    let app = route("/", get(|| async { response::plain("Hello, Axum!") }));

    // 定義伺服器地址
    let addr = SocketAddr::from(([127, 0, 0, 1], 3000));

    // 創建 Hyper 伺服器並運行
    Server::bind(&addr)
        .serve(app.into_make_service())
        .await
        .expect("server failed to start");
}
```
在這個示例中，我們首先引入了 "axum" 和 "hyper" crate 的相關模塊。然後，我們使用 `route` 和 `get` 宏創建一個簡單的路由，當收到根路徑 "/" 的 GET 請求時，它將返回 "Hello, Axum!" 的文本回應。

最後，我們定義了伺服器地址，創建了 Hyper 伺服器，並運行它。當你運行這個程式，你應該能夠在 `http://127.0.0.1:3000` 上訪問 "Hello, Axum!" 的內容。

請確保你的專案的 `Cargo.toml` 中包含了 "axum" 和 "hyper" crate 的相應依賴，以便編譯和運行這個程式。