2.2 猜数游戏Pt.2 生成随机数

2.2.0 本篇知识点

在本篇中，你将学到:
- 外部 crate 的搜索与下载
- Cargo 依赖项管理
- 基于语义化版本的升级规则
-rand随机数生成器
- ...

2.2.1 游戏目标

• 生成一个 1 到 100 间的随机数（本篇会涉及）
• 提示玩家输入一个猜测
• 猜完之后，程序会提示猜测是太大了还是太小了
• 如果猜测正确，那么打印一个庆祝信息，程序退出

2.2.2 代码实现

Step 1：寻找外部库

虽然 Rust 标准库内并没有提供与生成随机数相关的函数，但 Rust 团队开发了具有这个功能的外部库。在 Rust 官方 crates 注册中心 中搜索rand就可以找到它。这个页面提供了非常详细的 crate 介绍。

Rust 的 crate 一共分为两种：
-库 crate（Library crate）：提供功能或逻辑模块的 crate。它没有main函数，不能单独运行。通常用于与其他代码共享功能。rand这个 crate 就属于库 crate。
-二进制 crate（Binary crate）：可执行程序，包含一个main函数，编译后会生成可运行的二进制文件。用于构建独立、可运行的 Rust 应用程序。

Step 2：把这个外部 crate 写入 Cargo 依赖项

接下来就需要把这个外部库写入 Cargo 依赖项（有关 Cargo 的介绍在 1.3. Rust Cargo 基础知识 中已提及，这里不再重复），以供程序调用。

打开项目中的Cargo.toml文件，在dependencies下面添加依赖项，格式为依赖项名 = "依赖项版本"（crate 页面的Install一栏下也有这种写法）。这个程序需要rand这个依赖项，并且使用0.8.5这个版本，就应该写rand = "0.8.5"。如果这个依赖项还有自己的依赖项，Cargo 就会在编译时自动下载它们。

实际上，0.8.5这种版本号写法是一种简写，其完整写法为^0.8.5，表示任何与0.8.5版本公共 API 兼容的版本都可以（至少是0.8.5，但低于0.9.0）。比如某个依赖项的版本是1.2，那就相当于^1.2.0，意味着允许任意>=1.2.0且<2.0.0的版本——因此可以解析到1.3.0等更高的1.x版本，但不会升级到2.0.0或更高版本。

Cargo 会把实际选中的精确版本记录在Cargo.lock中，并在之后的构建中复用这些版本，直到你更新依赖（例如使用cargo update）。

如果某个依赖项的更新会破坏基于旧版本依赖项编写的代码，那么重新构建后会发生什么呢？答案在Cargo.lock文件中。在构建时，Cargo 会检查是否已经存在Cargo.lock文件；如果有，就使用这个文件里指定的版本，从而避免兼容性问题。

如果想在当前标准下更新版本，可以在终端中使用cargo update。具体步骤如下:
- 复制 Cargo 项目所在路径，打开终端，输入cd Cargo_project_path
- 输入cargo update

这个命令会更新Cargo.lock：向注册表查询仍然满足Cargo.toml中要求的最新依赖版本；Cargo.toml里写下的版本要求本身不会改变。举个例子，假如某个依赖项在Cargo.toml中声明的版本是1.2，cargo update就可以把锁定的版本升级到不低于1.2.0的最新1.x.x，但不会升级到2.0.0或更高版本；同时Cargo.toml中写下的要求依然是1.2。

Step 3：在代码中使用这个依赖项

在程序开头需要使用关键字use来导入依赖项:

use rand::Rng;

rand::Rng是一个trait。trait类似于其他语言中的接口（如 Java 的接口或 C++ 的纯虚基类），用于规定一组类型必须实现的函数和方法。rand::Rng定义了随机数生成器所需的一些方法。

接下来在main中使用这个 trait 来生成随机数:

let range_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101);

PS：在旧版本中，应写为gen_range(1, 101)。

• let range_number：声明了一个叫做range_number的不可变变量
• =：赋值
• rand::thread_rng()：返回一个ThreadRng值，它是一个随机数生成器。这个随机数生成器位于本地线程空间，并通过操作系统获得种子。
• .gen_range(1..101)：rand::thread_rng()上的一个方法，它接收一个范围，并在该范围内生成随机数。这里会生成从 1 开始、到但不包括 101 的数字。

最后再打印出这个随机数（println!的使用在 2.1 猜数游戏Pt.1 一次猜测 已作介绍，这里不再重复）:

println!("The secret number is: {}", range_number);

2.2.3 代码效果

这是完整的代码:

use std::io; use rand::Rng; fn main() { let range_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101); println!("Number Guessing Game"); println!("Guess a number"); let mut guess = String::new(); io::stdin().read_line(&mut guess).expect("Could not read the line"); println!("The number you guessed is:{}", guess); println!("The secret number is: {}", range_number); }

运行效果如下（每次运行的神秘数字都会不同）:

Number Guessing Game Guess a number 10 The number you guessed is:10 The secret number is: 65