第 18 章 输入与输出
吉姆•布兰迪
Doolittle:你有什么具体证据能证明你的存在?
炸弹 -20:嗯……好吧……我思故我在。
Doolittle:很好。非常好。但你又如何知道其他事物的存在呢?
炸弹 -20:我的感官感受到了。
——科幻喜剧《暗星》(Dark Star)
Rust 标准库中的输入和输出的特性是围绕 3 个特型组织的,即 Read、BufRead 和 Write。
实现了 Read 的值具有面向字节的输入方法。它们叫作读取器。
实现了 BufRead 的值是缓冲读取器。它们支持 Read 的所有方法,外加读取文本行等方法。
实现了 Write 的值能支持面向字节和 UTF-8 文本的输出。它们叫作写入器。
图 18-1 展示了这 3 个特型以及几个读取器类型和写入器类型的示例。
![](https://static001.geekbang.org/files/resource/ebook/100006/image00873.jpeg)
图 18-1:Rust 的 3 个主要 I/O 特型和一些实现了它们的类型
在本章中,我们会讲解如何使用这些特型及其方法,涵盖了图 18-1 中所示的这些读取器类型和写入器类型,并展示了与文件、终端和网络进行交互的其他方式。
18.1 读取器与写入器
你的程序可以从读取器中读取一些字节。例如:
使用 std::fs::File::open(filename) 打开的文件;
std::net::TcpStream,用于通过网络接收数据;
std::io::stdin(),用于从进程的标准输入流中进行读取;
std::io::Cursor<&[u8]> 值和 std::io::Cursor<Vec<u8>> 值,它们是从已存在于内存中的字节数组或向量中进行“读取”的读取器。
写入器则可以向其中写入一些字节。例如:
使用 std::fs::File::create(filename) 打开的文件;
std::net::TcpStream,用于通过网络发送数据;
std::io::stdout() 和 std::io:stderr(),用于写入到终端;
Vec<u8> 也是一个写入器,它的 write 方法会把内容追加到向量;
std::io::Cursor<Vec<u8>>,它与 Vec<u8> 很像,但允许读取数据和写入数据,并能在向量中寻找不同的位置;
std::io::Cursor<&mut [u8]>,它与 std::io::Cursor<Vec<u8>> 很像,不过不能增长缓冲区,因为它只是一些现有字节数组的切片。
由于读取器和写入器都有标准特型(std::io::Read 和 std::io::Write),因此编写适用于各种输入通道或输出通道的泛型代码是很常见的。例如,下面是一个将所有字节从任意读取器复制到任意写入器的函数:
这是 Rust 标准库中 std::io::copy() 的实现。由于是泛型的,因此可以使用它将数据从 File 复制到 TcpStream,从标准输入复制到内存中的 Vec<u8>,等等。
如果对此处的错误处理代码不清楚,可以重温一下第 7 章。我们接下来还要不断使用 Result 类型,了解它的工作原理很重要。
std::io 的 Read、BufRead 和 Write 这 3 个特型以及 Seek 非常常用,下面是一个只包含这些特型的 prelude 模块:
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Rust 标准库中的输入与输出特性主要围绕着三个主要特性组织,即 Read、BufRead 和 Write。Read 特性提供面向字节的输入方法,BufRead 特性是缓冲读取器,支持 Read 的所有方法外加读取文本行等方法,而实现了 Write 特性的值能支持面向字节和 UTF-8 文本的输出。本文介绍了这些特性及其方法的使用,包括读取器类型和写入器类型,并展示了与文件、终端和网络进行交互的其他方式。 文章还介绍了读取器和写入器的标准特性,以及编写适用于各种输入通道或输出通道的泛型代码是很常见的。此外,还介绍了 Read 特性的几个读取数据的方法,包括避免了对 ErrorKind::Interrupted 的手动处理。同时,展示了缓冲读取器的效率提高以及如何实现 Unix grep 实用程序的函数,并将其变成泛型函数以支持在磁盘上搜索文件。 对于写入器,文章介绍了输出发送、使用 write!() 和 writeln!() 宏以及文件的打开方法和寻址特性。此外,还介绍了其他读取器与写入器类型的使用。 总的来说,本文通过介绍 Rust 标准库中的输入与输出特性,为读者提供了对输入输出操作的全面了解,包括读取器和写入器的特性及其方法,以及如何与文件、终端和网络进行交互的方式。同时,还提及了一些开源 crate,如 byteorder、flate2 和 serde,以及它们提供的额外特性,如二进制输入输出方法、读取和写入 gzip 数据的适配器方法,以及序列化和反序列化的支持。
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