Ein Ratespiel programmieren

Lass uns den Sprung in Rust wagen, indem wir gemeinsam ein praktisches Projekt durcharbeiten! Dieses Kapitel führt dich in einige gängige Rust-Konzepte ein, indem es dir zeigt, wie du diese in einem realen Programm verwenden kannst. Du lernst let, match, Methoden, assoziierte Funktionen, externe Kisten (crates) und mehr kennen! In den folgenden Kapiteln werden wir diese Ideen ausführlicher behandeln. In diesem Kapitel wirst du nur die Grundlagen üben.

Wir werden ein klassisches Programmierproblem für Anfänger implementieren: Ein Ratespiel. Und so funktioniert es: Das Programm erzeugt eine zufällige ganze Zahl zwischen 1 und 100. Dann wird es den Spieler auffordern, eine Schätzung einzugeben. Nachdem eine Schätzung eingegeben wurde, zeigt das Programm an, ob die Schätzung zu niedrig oder zu hoch ist. Wenn die Schätzung korrekt ist, gibt das Spiel eine Glückwunschnachricht aus und beendet sich.

Aufsetzen eines neuen Projekts

Um ein neues Projekt aufzusetzen, gehe in das Verzeichnis projects, das du in Kapitel 1 erstellt hast, und erstelle ein neues Projekt mit Cargo, wie folgt:

$ cargo new guessing_game
$ cd guessing_game

Der erste Befehl cargo new nimmt den Namen des Projekts (guessing_game) als erstes Argument. Der zweite Befehl wechselt in das Verzeichnis des neuen Projekts.

Schaue dir die generierte Datei Cargo.toml an:

Dateiname: Cargo.toml

[package]
name = "guessing_game"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

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

[dependencies]

Wie du in Kapitel 1 gesehen hast, generiert cargo new ein „Hello, world!“-Programm für dich. Sieh dir die Datei src/main.rs an:

Dateiname: src/main.rs

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

Kompilieren wir nun dieses „Hello, world!“-Programm und führen es im gleichen Schritt aus mit dem Befehl cargo run:

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.50s
     Running `target/debug/guessing_game`
Hello, world!

Der Befehl run ist praktisch, wenn du ein Projekt schnell iterieren musst, wie wir es in diesem Spiel tun werden, indem du jede Iteration schnell testest, bevor du zur nächsten übergehst.

Öffne die Datei src/main.rs erneut. Du wirst den gesamten Code in diese Datei schreiben.

Verarbeiten einer Schätzung

Der erste Teil des Ratespielprogramms fragt nach einer Benutzereingabe, verarbeitet diese Eingabe und überprüft, ob die Eingabe in der erwarteten Form vorliegt. Zu Beginn erlauben wir dem Spieler, eine Schätzung einzugeben. Gib den Code aus Codeblock 2-1 in src/main.rs ein.

Dateiname: src/main.rs

use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

    println!("Du hast geschätzt: {guess}");
}

Codeblock 2-1: Code, der eine Schätzung vom Benutzer erhält und ausgibt

Dieser Code enthält eine Menge Informationen, also gehen wir ihn Zeile für Zeile durch. Um eine Benutzereingabe zu erhalten und das Ergebnis dann als Ausgabe auszugeben, müssen wir die Bibliothek io (input/output) in den Gültigkeitsbereich bringen. Die io-Bibliothek stammt aus der Standardbibliothek, bekannt als std:

use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

    println!("Du hast geschätzt: {guess}");
}

Standardmäßig hat Rust einige Elemente in der Standardbibliothek definiert, die es in den Gültigkeitsbereich jedes Programms bringt. Diese Menge wird Präludium genannt, und du kannst deren Inhalt in der Dokumentation der Standardbibliothek sehen.

Wenn ein Typ, den du verwenden willst, nicht im Präludium enthalten ist, musst du diesen Typ explizit mit einer use-Anweisung in den Gültigkeitsbereich bringen. Das Verwenden der Bibliothek std::io bietet dir eine Reihe von nützlichen Funktionalitäten, einschließlich der Möglichkeit, Benutzereingaben entgegenzunehmen.

Wie du in Kapitel 1 gesehen hast, ist die Funktion main der Einstiegspunkt in das Programm:

use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

    println!("Du hast geschätzt: {guess}");
}

Die Syntax fn deklariert eine neue Funktion; die Klammern () zeigen an, dass es keine Parameter gibt; und die geschweifte Klammer { beginnt den Rumpf der Funktion.

Wie du auch in Kapitel 1 gelernt hast, ist println! ein Makro, das eine Zeichenkette auf dem Bildschirm ausgibt:

use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

    println!("Du hast geschätzt: {guess}");
}

Dieser Code gibt eine Eingabeaufforderung aus, die angibt, um was für ein Spiel es sich handelt, und den Benutzer zur Eingabe auffordert.

Speichern von Werten mit Variablen

Als Nächstes erstellen wir eine Variable, um die Benutzereingabe zu speichern, wie hier:

use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

    println!("Du hast geschätzt: {guess}");
}

Jetzt wird das Programm interessant! Es ist viel los in dieser kleinen Zeile. Wir verwenden eine let-Anweisung, um eine Variable zu erzeugen. Hier ist ein weiteres Beispiel:

let apples = 5;

Diese Zeile erzeugt eine neue Variable namens apples und bindet sie an den Wert 5. In Rust sind Variablen standardmäßig unveränderbar (immutable), das heißt, sobald wir der Variablen einen Wert gegeben haben, wird sich der Wert nicht mehr ändern. Wir werden dieses Konzept im Abschnitt „Variablen und Veränderbarkeit“ in Kapitel 3 ausführlich besprechen. Um eine Variable veränderbar zu machen, ergänzen wir mut vor dem Variablennamen:

#![allow(unused)]
fn main() {
let apples = 5; // unveränderbar
let mut bananas = 5; // veränderbar
}

Anmerkung: Die Syntax // beginnt einen Kommentar, der bis zum Ende der Zeile weitergeht. Rust ignoriert alles in Kommentaren. Diese werden in Kapitel 3 ausführlicher besprochen.

Zurück zum Programm des Ratespiels. Du weißt jetzt, dass let mut guess eine veränderbare Variable namens guess einführt. Das Gleichheitszeichen (=) sagt Rust, dass wir jetzt etwas an die Variable binden wollen. Auf der rechten Seite des Gleichheitszeichens steht der Wert, an den guess gebunden ist, was das Ergebnis des Aufrufs von String::new ist, einer Funktion, die eine neue Instanz eines String zurückgibt. String ist ein von der Standardbibliothek bereitgestellter Zeichenketten-Typ, der ein wachstumsfähiges, UTF-8-kodiertes Stück Text ist.

Die Syntax :: in der Zeile ::new zeigt an, dass new eine assoziierte Funktion (associated function) vom Typ String ist. Eine assoziierte Funktion ist eine Funktion, die auf einem Typ, in diesem Fall String, implementiert ist. Diese Funktion new erzeugt eine neue, leere Zeichenkette. Du wirst eine Funktion new bei vielen Typen finden, weil es ein gebräuchlicher Name für eine Funktion ist, die einen neuen Wert irgendeiner Art erzeugt.

Insgesamt hat die Zeile let mut guess = String::new(); eine veränderbare Variable erzeugt, die derzeit an eine neue, leere Instanz eines String gebunden ist. Uff!

Empfangen von Benutzereingaben

Erinnere dich, dass wir die Ein-/Ausgabefunktionalität aus der Standardbibliothek mit use std::io; in der ersten Zeile des Programms eingebunden haben. Jetzt rufen wir die Funktion stdin aus dem Modul io auf, die es uns ermöglichen wird, Benutzereingaben zu verarbeiten.

use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

    println!("Du hast geschätzt: {guess}");
}

Hätten wir die Bibliothek io nicht am Anfang des Programms mit use std::io; importiert, könnten wir die Funktion trotzdem verwenden, indem wir den Funktionsaufruf als std::io::stdin schreiben. Die Funktion stdin gibt eine Instanz von std::io::Stdin zurück, was ein Typ ist, der eine Standardeingaberessource (handle to the standard input) für dein Terminal darstellt.

Die nächste Zeile .read_line(&mut guess) ruft die Methode read_line der Standardeingaberessource auf, um eine Eingabe vom Benutzer zu erhalten. Wir übergeben auch das Argument &mut guess an read_line, um ihm mitzuteilen, in welche Zeichenfolge es die Benutzereingabe speichern soll. Die Aufgabe von read_line ist es, alles, was der Benutzer in die Standardeingabe eingibt, an eine Zeichenkette anzuhängen (ohne deren Inhalt zu überschreiben), daher übergeben wir diese Zeichenkette als Argument. Das Zeichenketten-Argument muss veränderbar sein, damit die Methode den Inhalt der Zeichenkette ändern kann.

Das & zeigt an, dass es sich bei diesem Argument um eine Referenz handelt, die dir eine Möglichkeit bietet, mehrere Teile deines Codes auf einen Datenteil zugreifen zu lassen, ohne dass du diese Daten mehrfach in den Speicher kopieren musst. Referenzen sind eine komplexe Funktionalität, und einer der Hauptvorteile von Rust ist, wie sicher und einfach es ist, Referenzen zu verwenden. Du musst nicht viele dieser Details kennen, um dieses Programm fertigzustellen. Im Moment musst du nur wissen, dass Referenzen wie Variablen standardmäßig unveränderbar sind. Daher musst du &mut guess anstatt &guess schreiben, um sie veränderbar zu machen. (In Kapitel 4 werden Referenzen ausführlicher erklärt.)

Behandeln potentieller Fehler mit Result

Wir arbeiten noch immer an dieser Codezeile. Wir besprechen jetzt eine dritte Textzeile, aber beachte, dass sie immer noch Teil einer einzigen logischen Codezeile ist. Der nächste Teil ist diese Methode:

use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

    println!("Du hast geschätzt: {guess}");
}

Wir hätten diesen Code auch so schreiben können:

io::stdin().read_line(&mut guess).expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

Eine lange Zeile ist jedoch schwer zu lesen, daher ist es am besten, sie aufzuteilen. Es ist oft ratsam, einen Zeilenumbruch und andere Leerzeichen einzufügen, um lange Zeilen aufzubrechen, wenn du eine Methode mit der Syntax .method_name() aufrufst. Lass uns nun besprechen, was diese Zeile bewirkt.

Wie bereits erwähnt, schreibt read_line die Benutzereingabe in die übergebene String-Variable, gibt aber darüber hinaus auch einen Result-Wert zurück. Result ist eine Aufzählung (enumeration, oder kurz enum), die einen Datentyp darstellt, der einem von mehreren möglichen Zuständen annehmen kann. Wir nennen jeden möglichen Zustand eine Variante.

In Kapitel 6 werden Aufzählungen ausführlicher behandelt. Der Zweck dieser Result-Typen ist es, Informationen zur Fehlerbehandlung zu kodieren.

Die Varianten von Result sind Ok und Err. Die Variante Ok gibt an, dass die Operation erfolgreich war, und der erfolgreich generierte Wert innerhalb von Ok steht. Die Variante Err bedeutet, dass die Operation fehlgeschlagen ist, und Err enthält Informationen darüber, wie oder warum die Operation fehlgeschlagen ist.

Für Werte vom Typ Result sind, wie für Werte jedes Typs, Methoden definiert. Eine Instanz von Result hat eine Methode expect, die du aufrufen kannst. Wenn diese io::Result-Instanz ein Err-Wert ist, wird expect das Programm zum Absturz bringen und die Meldung anzeigen, die du als Argument an expect übergeben hast. Wenn die Methode read_line ein Err zurückgibt, ist dies wahrscheinlich das Ergebnis eines Fehlers, der vom zugrundeliegenden Betriebssystem herrührt. Wenn diese io::Result-Instanz ein Ok-Wert ist, wird expect den Wert, den Ok hält, als Rückgabewert verwenden, damit du ihn verwenden kannst. In diesem Fall ist dieser Wert die Anzahl der Bytes, die der Benutzer in die Standardeingabe eingegeben hat.

Wenn du nicht expect aufrufst, wird das Programm kompiliert, aber du erhältst eine Warnung:

$ cargo build
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
warning: unused `Result` that must be used
  --> src/main.rs:10:5
   |
10 |     io::stdin().read_line(&mut guess);
   |     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
   |
   = 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
   |
10 |     let _ = io::stdin().read_line(&mut guess);
   |     +++++++

warning: `guessing_game` (bin "guessing_game") generated 1 warning
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.59s

Rust warnt, dass du den von read_line zurückgegebenen Result-Wert nicht verwendet hast, was darauf hinweist, dass das Programm einen möglichen Fehler nicht behandelt hat.

Der richtige Weg, die Warnung zu unterdrücken, ist eine Fehlerbehandlung zu schreiben, aber da wir dieses Programm einfach nur abstürzen lassen wollen, wenn ein Problem auftritt, können wir expect verwenden. In Kapitel 9 erfährst du, wie man sich von Fehlern erholt.

Ausgeben von Werten mit println!-Platzhaltern

Abgesehen von der schließenden geschweiften Klammer gibt es in dem bisher hinzugefügten Code nur noch eine weitere Zeile zu besprechen:

use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

    println!("Du hast geschätzt: {guess}");
}

Diese Zeile gibt die Zeichenkette aus, die jetzt die Eingabe des Benutzers enthält. Der Satz geschweifte Klammern {} ist ein Platzhalter: Stelle dir {} wie kleine Krebszangen vor, die einen Wert an Ort und Stelle halten. Wenn du den Wert einer Variablen ausgibst, kann der Variablenname innerhalb der geschweiften Klammern stehen. Wenn du das Ergebnis der Auswertung eines Ausdrucks ausgeben willst, füge leere geschweifte Klammern in die Formatierungszeichenkette ein und gib dann nach der Formatierungszeichenkette eine durch Komma getrennte Liste von Ausdrücken ein, die in jedem leeren geschweiften Klammerplatzhalter in derselben Reihenfolge ausgegeben werden sollen. Das Ausgeben einer Variablen und des Ergebnisses eines Ausdrucks in einem Aufruf von println! würde wie folgt aussehen:

#![allow(unused)]
fn main() {
let x = 5;
let y = 10;

println!("x = {x} und y + 2 = {}", y + 2);
}

Dieser Code würde x = 5 und y + 2 = 12 ausgeben.

Testen des ersten Teils

Testen wir den ersten Teil des Ratespiels. Führe ihn mit cargo run aus:

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 6.44s
     Running `target/debug/guessing_game`
Rate die Zahl!
Bitte gib deine Schätzung ein.
6
Du hast geschätzt: 6

An diesem Punkt ist der erste Teil des Spiels abgeschlossen: Wir erhalten eine Eingabe über die Tastatur und geben sie dann aus.

Generieren einer Geheimzahl

Als Nächstes müssen wir eine Geheimzahl generieren, die der Benutzer versucht zu erraten. Die Geheimzahl sollte jedes Mal anders sein, damit das Spiel mehr als einmal Spaß macht. Wir werden eine Zufallszahl zwischen 1 und 100 verwenden, damit das Spiel nicht zu schwierig wird. Rust enthält noch keine Zufallszahl-Funktionalität in seiner Standardbibliothek. Das Rust-Team stellt jedoch eine Kiste rand mit besagter Funktionalität zur Verfügung.

Verwenden einer Kiste, um mehr Funktionalität zu erhalten

Denke daran, dass eine Kiste eine Sammlung von Rust-Quellcode-Dateien ist. Unser Projekt "Ratespiel" ist eine binäre Kiste (binary crate), die eine ausführbare Datei ist. Die Kiste rand ist eine Bibliotheks-Kiste (library crate), die Code enthält, der in anderen Programmen verwendet werden soll.

Das Koordinieren von externen Kisten ist der Bereich, in dem Cargo glänzt. Bevor wir Code schreiben können, der rand benutzt, müssen wir die Datei Cargo.toml so modifizieren, dass die Kiste rand als Abhängigkeit eingebunden wird. Öffne jetzt diese Datei und füge die folgende Zeile unten unter der Überschrift des Abschnitts [dependencies] hinzu, den Cargo für dich erstellt hat. Stelle sicher, dass du rand genau so angibst, wie wir es hier getan haben, andernfalls funktionieren die Codebeispiele in dieser Anleitung möglicherweise nicht.

Dateiname: Cargo.toml

[dependencies]
rand = "0.8.5"

In der Datei Cargo.toml ist alles, was nach einer Überschrift folgt, Teil dieses Abschnitts, der so lange andauert, bis ein anderer Abschnitt beginnt. Im Abschnitt [dependencies] teilst du Cargo mit, von welchen externen Kisten dein Projekt abhängt und welche Versionen dieser Kisten du benötigst. In diesem Fall spezifizieren wir die Kiste rand mit dem semantischen Versionsspezifikator 0.8.5. Cargo versteht semantische Versionierung (manchmal auch SemVer genannt), was ein Standard zum Schreiben von Versionsnummern ist. Die Angabe 0.8.5 ist eigentlich die Abkürzung für ^0.8.5, was für alle Versionen ab 0.8.5 und kleiner als 0.9.0 steht.

Cargo geht davon aus, dass die öffentliche API dieser Versionen kompatibel zur Version 0.8.5 ist und diese Angabe stellt sicher, dass du die neueste Patch-Version erhältst, die noch mit dem Code in diesem Kapitel kompiliert werden kann. Ab Version 0.9.0 ist nicht garantiert, dass die API mit der in den folgenden Beispielen verwendeten übereinstimmt.

Lass uns nun, ohne den Code zu ändern, das Projekt bauen, wie in Codeblock 2-2 gezeigt.

$ cargo build
    Updating crates.io index
  Downloaded rand v0.8.5
  Downloaded libc v0.2.127
  Downloaded getrandom v0.2.7
  Downloaded cfg-if v1.0.0
  Downloaded ppv-lite86 v0.2.16
  Downloaded rand_chacha v0.3.1
  Downloaded rand_core v0.6.3
   Compiling libc v0.2.127
   Compiling getrandom v0.2.7
   Compiling cfg-if v1.0.0
   Compiling ppv-lite86 v0.2.16
   Compiling rand_core v0.6.3
   Compiling rand_chacha v0.3.1
   Compiling rand v0.8.5
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53s

Codeblock 2-2: Die Ausgabe beim Ausführen von cargo build nach dem Hinzufügen der Kiste rand als Abhängigkeit

Möglicherweise siehst du unterschiedliche Versionsnummern (aber dank SemVer sind sie alle mit dem Code kompatibel!) und unterschiedliche Zeilen (je nach Betriebssystem), und die Zeilen können in einer anderen Reihenfolge erscheinen.

Wenn wir eine externe Abhängigkeit einfügen, holt Cargo die neuesten Versionen von allem was die Abhängigkeit aus der Registry benötigt, was eine Kopie der Daten von Crates.io ist. Crates.io ist der Ort, an dem die Menschen im Rust-Ökosystem ihre Open-Source-Rustprojekte für andere zur Nutzung bereitstellen.

Nach dem Aktualisieren der Registry überprüft Cargo den Abschnitt [dependencies] und lädt alle aufgelisteten Kisten herunter, die noch nicht heruntergeladen wurden. Obwohl wir nur rand als Abhängigkeit aufgelistet haben, hat sich Cargo in diesem Fall auch andere Kisten geschnappt, von denen rand abhängig ist, um zu funktionieren. Nachdem die Kisten heruntergeladen wurden, kompiliert Rust sie und kompiliert dann das Projekt mit den verfügbaren Abhängigkeiten.

Wenn du gleich wieder cargo build ausführst, ohne irgendwelche Änderungen vorzunehmen, erhältst du keine Ausgabe außer der Zeile Finished. Cargo weiß, dass es die Abhängigkeiten bereits heruntergeladen und kompiliert hat, und du hast in deiner Datei Cargo.toml nichts daran geändert. Cargo weiß auch, dass du nichts an deinem Code geändert hast, also wird dieser auch nicht neu kompiliert. Ohne etwas zu tun zu haben, wird es einfach beendet.

Wenn du die Datei src/main.rs öffnest, eine triviale Änderung vornimmst und sie dann speicherst und neu baust, siehst du nur zwei Zeilen Ausgabe:

$ cargo build
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53 secs

Diese Zeilen zeigen, dass Cargo nur den Build mit deiner winzigen Änderung an der Datei src/main.rs aktualisiert. Deine Abhängigkeiten haben sich nicht geändert, sodass Cargo weiß, dass es wiederverwenden kann, was es bereits heruntergeladen und kompiliert hat.

Sicherstellen reproduzierbarer Builds mit der Datei Cargo.lock

Cargo verfügt über einen Mechanismus, der sicherstellt, dass du jedes Mal, wenn du oder jemand anderes deinen Code baut, dasselbe Artefakt neu erstellen kannst: Cargo wird nur die Versionen der von dir angegebenen Abhängigkeiten verwenden, bis du etwas anderes angibst. Nehmen wir beispielsweise an, dass nächste Woche Version 0.8.6 der Kiste rand herauskommt und eine wichtige Fehlerkorrektur enthält, aber auch eine Regression, die deinen Code bricht. Um dies zu handhaben, erstellt Rust die Datei Cargo.lock beim ersten Mal, wenn du cargo build ausführst, die nun im guessing_game-Verzeichnis liegt.

Wenn du ein Projekt zum ersten Mal baust, ermittelt Cargo alle Versionen der Abhängigkeiten, die den Kriterien entsprechen, und schreibt sie dann in die Datei Cargo.lock. Wenn du dein Projekt in der Zukunft baust, wird Cargo sehen, dass die Datei Cargo.lock existiert und die dort angegebenen Versionen verwenden, anstatt die ganze Arbeit der Versionsfindung erneut zu machen. Auf diese Weise erhältst du automatisch einen reproduzierbaren Build. Mit anderen Worten, dein Projekt bleibt dank der Datei Cargo.lock auf 0.8.5, bis du explizit die Versionsnummer erhöhst. Da die Datei Cargo.lock für das reproduzierbare Bauen wichtig ist, wird sie oft zusammen mit dem restlichen Code deines Projekts in die Versionskontrolle eingecheckt.

Aktualisieren einer Kiste, um eine neue Version zu erhalten

Wenn du eine Kiste aktualisieren willst, bietet Cargo den Befehl update an, der die Datei Cargo.lock ignoriert und alle neuesten Versionen, die deinen Spezifikationen entsprechen, in Cargo.toml herausfindet. Cargo schreibt diese Versionen dann in die Datei Cargo.lock. Andernfalls wird Cargo standardmäßig nur nach Versionen größer als 0.8.5 und kleiner als 0.9.0 suchen. Wenn die Kiste rand zwei neue Versionen 0.8.6 und 0.9.0 veröffentlicht hat, würdest du folgendes sehen, wenn du cargo update ausführst:

$ cargo update
    Updating crates.io index
    Updating rand v0.8.5 -> v0.8.6

Cargo ignoriert die Version 0.9.0. An diesem Punkt würdest du auch eine Änderung in deiner Datei Cargo.lock bemerken, die feststellt, dass die Version der Kiste rand, die du jetzt benutzt, 0.8.6 ist. Um die rand-Version 0.9.0 oder irgendeine Version aus der 0.9.x-Serie zu verwenden, müsstest du stattdessen die Datei Cargo.toml anpassen, damit sie wie folgt aussieht:

[dependencies]
rand = "0.9.0"

Wenn du das nächste Mal cargo build ausführst, wird Cargo die Registry der verfügbaren Kisten aktualisieren und deine rand-Anforderungen entsprechend der von dir angegebenen neuen Version neu bewerten.

Es gibt noch viel mehr über Cargo und seinem Ökosystem zu sagen, das wir in Kapitel 14 besprechen werden, aber für den Moment ist das alles, was du wissen musst. Cargo macht es sehr einfach, Bibliotheken wiederzuverwenden, sodass die Rust-Entwickler in der Lage sind, kleinere Projekte zu schreiben, die aus einer Reihe von Paketen zusammengestellt werden.

Generieren einer Zufallszahl

Beginnen wir mit rand, um eine Zahl zum Raten zu erzeugen. Der nächste Schritt ist src/main.rs zu ändern, wie in Codeblock 2-3 gezeigt.

Dateiname: src/main.rs

use std::io;
use rand::Rng;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    println!("Die Geheimzahl ist: {secret_number}");

    println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

    println!("Du hast geschätzt: {guess}");
}

Codeblock 2-3: Hinzufügen von Code zum Generieren einer Zufallszahl

Zuerst fügen wir die Zeile use rand::Rng; hinzu. Das Merkmal (trait) Rng definiert Methoden, die Zufallszahlengeneratoren implementieren, und dieses Merkmal muss im Gültigkeitsbereich sein, damit wir diese Methoden verwenden können. In Kapitel 10 werden Merkmale im Detail behandelt.

Als nächstes fügen wir zwei Zeilen in der Mitte hinzu. In der ersten Zeile rufen wir die Funktion rand::thread_rng auf, die uns den speziellen Zufallszahlengenerator zurückgibt, den wir verwenden werden: Einen, der lokal zum aktuellen Ausführungsstrang (thread) ist und vom Betriebssystem initialisiert (seeded) wird. Dann rufen wir die Methode gen_range des Zufallszahlengenerators auf. Diese Methode wird durch das Merkmal Rng definiert, das wir mit der Anweisung use rand::Rng; in den Gültigkeitsbereich gebracht haben. Die Methode gen_range nimmt einen Bereichsausdruck als Argument und generiert eine Zufallszahl in diesem Bereich. Ein Bereichsausdruck hat die Form start..=end und er beinhaltet die Untergrenze und die Obergrenze, sodass wir 1..=100 angeben müssen, um eine Zahl zwischen 1 und 100 zu erhalten.

Hinweis: Du wirst nicht immer wissen, welche Merkmale du verwenden sollst und welche Methoden und Funktionen einer Kiste du aufrufen musst, daher hat jede Kiste eine Dokumentation mit einer Anleitungen zur Verwendung der Kiste. Eine weitere nette Funktionalität von Cargo ist, dass das Ausführen des Kommandos cargo doc --open die von all deinen Abhängigkeiten bereitgestellte Dokumentation lokal zusammenstellt und in deinem Browser öffnet. Wenn du an anderen Funktionen der Kiste rand interessiert bist, führe zum Beispiel cargo doc --open aus und klicke auf rand in der Seitenleiste links.

Die zweite neue Zeile gibt die Geheimzahl aus. Das ist hilfreich während wir das Programm entwickeln, um es testen zu können, aber wir werden es aus der finalen Version entfernen. Es ist kein echtes Spiel, wenn das Programm die Antwort ausgibt, sobald es startet!

Versuche, das Programm einige Male auszuführen:

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.53s
     Running `target/debug/guessing_game`
Rate die Zahl!
Die Geheimzahl ist: 7
Bitte gib deine Schätzung ein.
4
Du hast geschätzt: 4

$ cargo run
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.02s
     Running `target/debug/guessing_game`
Rate die Zahl!
Die Geheimzahl ist: 83
Bitte gib deine Schätzung ein.
5
Du hast geschätzt: 5

Du solltest verschiedene Zufallszahlen erhalten und sie sollten alle zwischen 1 und 100 sein. Großartige Arbeit!

Vergleichen der Schätzung mit der Geheimzahl

Jetzt, da wir eine Benutzereingabe und eine Zufallszahl haben, können wir sie vergleichen. Dieser Schritt ist in Codeblock 2-4 dargestellt. Beachte, dass sich dieser Code noch nicht ganz kompilieren lässt, wie wir erklären werden.

Dateiname: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    // --abschneiden--
    println!("Rate die Zahl!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    println!("Die Geheimzahl ist: {secret_number}");

    println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

    println!("Du hast geschätzt: {guess}");

    match guess.cmp(&secret_number) {
        Ordering::Less => println!("Zu klein!"),
        Ordering::Greater => println!("Zu groß!"),
        Ordering::Equal => println!("Du hast gewonnen!"),
    }
}

Codeblock 2-4: Behandeln der möglichen Rückgabewerte beim Vergleich zweier Zahlen

Zuerst fügen wir eine weitere use-Anweisung hinzu, die einen Typ namens std::cmp::Ordering aus der Standardbibliothek in den Gültigkeitsbereich bringt. Der Typ Ordering ist eine weitere Aufzählung und hat die Varianten Less, Greater und Equal. Dies sind die drei Ergebnisse, die möglich sind, wenn man zwei Werte vergleicht.

Dann fügen wir unten fünf neue Zeilen hinzu, die den Typ Ordering verwenden. Die cmp-Methode vergleicht zwei Werte und kann auf alles, was verglichen werden kann, angewendet werden. Sie braucht eine Referenz auf das, was du vergleichen willst: Hier wird guess mit secret_number verglichen. Dann gibt sie eine Variante der Ordering-Aufzählung zurück, die wir mit der use-Anweisung in den Gültigkeitsbereich gebracht haben. Wir verwenden einen match-Ausdruck, um zu entscheiden, was als nächstes zu tun ist, basierend darauf, welche Ordering-Variante vom Aufruf von cmp mit den Werten in guess und secret_number zurückgegeben wurde.

Ein match-Ausdruck besteht aus Zweigen (arms). Ein Zweig besteht aus einem Muster (pattern) und dem Code, der ausgeführt werden soll, wenn der Wert, der am Anfang des match-Ausdrucks steht, zum Muster dieses Zweigs passt. Rust nimmt den Wert, der bei match angegeben wurde, und schaut nacheinander durch das Muster jedes Zweigs. Das match-Konstrukt und die Muster sind mächtige Funktionalitäten in Rust, mit denen du eine Vielzahl von Situationen ausdrücken kannst, auf die dein Code stoßen könnte, und die sicherstellen, dass du sie alle behandelst. Diese Funktionalitäten werden ausführlich in Kapitel 6 bzw. Kapitel 18 behandelt.

Gehen wir ein Beispiel dafür durch, was mit dem hier verwendeten match-Ausdruck geschehen würde. Angenommen, der Benutzer hat 50 geschätzt und die zufällig generierte Geheimzahl ist diesmal 38.

Wenn der Code 50 mit 38 vergleicht, gibt die cmp-Methode Ordering::Greater zurück, weil 50 größer als 38 ist. Der match-Ausdruck erhält den Wert Ordering::Greater und beginnt mit der Überprüfung des Musters jedes Zweigs. Er schaut auf das Muster Ordering::Less des ersten Zweigs und sieht, dass der Wert Ordering::Greater nicht mit Ordering::Less übereinstimmt, also ignoriert er den Code in diesem Zweig und geht zum nächsten Zweig über. Das Muster Ordering::Greater des nächsten Zweigs passt zu Ordering::Greater! Der dazugehörige Code in diesem Zweig wird ausgeführt und Zu groß! auf den Bildschirm ausgegeben. Der match-Ausdruck endet nach der ersten erfolgreichen Übereinstimmung, sodass der letzte Zweig in diesem Szenario nicht berücksichtigt wird.

Der Code in Codeblock 2-4 lässt sich jedoch noch nicht kompilieren. Lass es uns versuchen:

$ cargo build
   Compiling libc v0.2.86
   Compiling getrandom v0.2.2
   Compiling cfg-if v1.0.0
   Compiling ppv-lite86 v0.2.10
   Compiling rand_core v0.6.2
   Compiling rand_chacha v0.3.0
   Compiling rand v0.8.5
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
error[E0308]: mismatched types
  --> src/main.rs:22:21
   |
22 |     match guess.cmp(&secret_number) {
   |                 --- ^^^^^^^^^^^^^^ expected `&String`, found `&{integer}`
   |                 |
   |                 arguments to this method are incorrect
   |
   = note: expected reference `&String`
              found reference `&{integer}`
note: method defined here
  --> /rustc/07dca489ac2d933c78d3c5158e3f43beefeb02ce/library/core/src/cmp.rs:814:8

For more information about this error, try `rustc --explain E0308`.
error: could not compile `guessing_game` (bin "guessing_game") due to 1 previous error

Die Kernbotschaft des Fehlers besagt, dass es nicht übereinstimmende Typen (mismatched types) gibt. Rust hat ein starkes, statisches Typsystem. Es hat jedoch auch eine Typ-Inferenz. Als wir let mut guess = String::new() schrieben, konnte Rust daraus schließen, dass guess ein String sein sollte, und zwang uns nicht, den Typ anzugeben. Die secret_number hingegen ist ein Zahlentyp. Einige Zahlentypen können einen Wert zwischen 1 und 100 haben: i32, eine 32-Bit-Zahl; u32, eine 32-Bit-Zahl ohne Vorzeichen; i64, eine 64-Bit-Zahl; sowie andere. Solange nicht anders angegeben, verwendet Rust standardmäßig i32, was der Typ von secret_number ist, es sei denn, du fügst an anderer Stelle Typinformationen hinzu, die Rust veranlassen würden, auf einen anderen numerischen Typ zu schließen. Der Grund für den Fehler liegt darin, dass Rust eine Zeichenkette und einen Zahlentyp nicht vergleichen kann.

Letztendlich wollen wir den String, den das Programm als Eingabe liest, in einen echten Zahlentyp umwandeln, damit wir ihn numerisch mit der Geheimzahl vergleichen können. Das tun wir, indem wir folgendes zum main-Funktionsrumpf hinzufügen:

Dateiname: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    println!("Die Geheimzahl ist: {secret_number}");

    println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

    // --abschneiden--

    let mut guess = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut guess)
        .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

    let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Bitte gib eine Zahl ein!");

    println!("Du hast geschätzt: {guess}");

    match guess.cmp(&secret_number) {
        Ordering::Less => println!("Zu klein!"),
        Ordering::Greater => println!("Zu groß!"),
        Ordering::Equal => println!("Du hast gewonnen!"),
    }
}

Die Zeile lautet:

let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Bitte gib eine Zahl ein!");

Wir erstellen eine Variable mit dem Namen guess. Aber warte, hat das Programm nicht bereits eine Variable namens guess? Ja, aber Rust erlaubt uns, den vorherigen Wert von guess mit einem neuen Wert zu verschatten (shadow). Durch das Verschatten können wir den Variablennamen guess wiederverwenden, anstatt uns zu zwingen, zwei eindeutige Variablen zu erstellen, z.B. guess_str und guess. Wir werden dies in Kapitel 3 ausführlicher behandeln, aber für den Moment solltst du wissen, dass diese Funktionalität oft verwendet wird, wenn du einen Wert von einem Typ in einen anderen Typ konvertieren willst.

Wir binden guess an den Ausdruck guess.trim().parse(). Das guess im Ausdruck bezieht sich auf das ursprüngliche guess, das ein String mit der Eingabe darin war. Die trim-Methode der String-Instanz wird alle Leerzeichen am Anfang und am Ende entfernen. Obwohl u32 nur numerische Zeichen enthalten kann, muss der Benutzer die Eingabetaste drücken, um read_line zufriedenzustellen. Wenn der Benutzer die Eingabetaste drückt, wird der Zeichenkette ein Zeilenumbruchszeichen (newline character) hinzugefügt. Wenn der Benutzer z.B. 5 eingibt und die Eingabetaste drückt, sieht guess wie folgt aus: 5\n. Das \n steht für „Zeilenumbruch“ (newline), das Ergebnis des Drückens der Eingabetaste. (Unter Windows ergibt das Drücken der Eingabetaste einen Wagenrücklauf (carriage return) und einen Zeilenumbruch (newline): \r\n) Die trim-Methode entfernt \n und \r\n, was nur 5 ergibt.

Die parse-Methode für Zeichenketten konvertiert eine Zeichenkette in einen anderen Typ. Hier verwenden wir sie, um eine Zeichenkette in eine Zahl umzuwandeln. Wir müssen Rust den genauen Zahlentyp mitteilen, den wir wollen, indem wir let guess: u32 verwenden. Der Doppelpunkt (:) nach guess sagt Rust, dass wir den Typ der Variablen annotieren werden. Rust hat ein paar eingebaute Zahlentypen; u32, das du hier siehst, ist eine vorzeichenlose 32-Bit-Ganzzahl. Es ist eine gute Standardwahl für eine kleine positive Zahl. Über andere Zahlentypen erfährst du in Kapitel 3.

Zusätzlich bedeuten die Annotation u32 in diesem Beispielprogramm und der Vergleich mit secret_number, dass Rust daraus ableiten wird, dass secret_number ebenfalls ein u32 sein sollte. Nun wird also der Vergleich zwischen zwei Werten desselben Typs durchgeführt!

Die Methode parse funktioniert nur bei Zeichen, die logisch in Zahlen umgewandelt werden können und kann daher leicht Fehler verursachen. Wenn die Zeichenkette zum Beispiel A👍% enthielte, gäbe es keine Möglichkeit, dies in eine Zahl umzuwandeln. Da dies fehlschlagen könnte, gibt die parse-Methode einen Result-Typ zurück, ähnlich wie die read_line-Methode (weiter oben in „Behandeln potentieller Fehler mit Result“). Wir werden dieses Result auf die gleiche Weise behandeln, indem wir erneut expect verwenden. Wenn parse eine Err-Variante von Result zurückgibt, weil es keine Zahl aus der Zeichenkette erzeugen konnte, wird der expect-Aufruf das Spiel zum Absturz bringen und die Nachricht ausgeben, die wir ihm geben. Wenn parse die Zeichenkette erfolgreich in eine Zahl umwandeln kann, gibt es die Ok-Variante von Result zurück, und expect gibt die Zahl zurück, die wir vom Ok-Wert erwarten.

Lassen wir das Programm jetzt laufen:

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.43s
     Running `target/debug/guessing_game`
Rate die Zahl!
Die Geheimzahl ist: 58
Bitte gib deine Schätzung ein.
  76
Du hast geschätzt: 76
Zu groß!

Schön! Auch wenn vor der Schätzung Leerzeichen eingegeben wurden, fand das Programm dennoch heraus, dass der Benutzer 76 geschätzt hat. Führe das Programm einige Male aus, um das unterschiedliche Verhalten bei verschiedenen Eingabearten zu überprüfen: Schätze die Zahl richtig, schätze eine zu große Zahl und schätze eine zu kleine Zahl.

Der Großteil des Spiels funktioniert jetzt, aber der Benutzer kann nur eine Schätzung anstellen. Ändern wir das, indem wir eine Schleife hinzufügen!

Zulassen mehrerer Schätzungen mittels Schleife

Das Schlüsselwort loop erzeugt eine Endlosschleife. Wir fügen jetzt eine Schleife hinzu, um den Benutzern mehr Chancen zu geben, die Zahl zu erraten:

Dateiname: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    // --abschneiden--

    println!("Die Geheimzahl ist: {secret_number}");

    loop {
        println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

        // --abschneiden--

        let mut guess = String::new();

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

        let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Bitte gib eine Zahl ein!");

        println!("Du hast geschätzt: {guess}");

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Zu klein!"),
            Ordering::Greater => println!("Zu groß!"),
            Ordering::Equal => println!("Du hast gewonnen!"),
        }
    }
}

Wie du sehen kannst, haben wir alles ab der Eingabeaufforderung für die Schätzung in eine Schleife verschoben. Achte darauf, die Zeilen innerhalb der Schleife jeweils um weitere vier Leerzeichen einzurücken und das Programm erneut auszuführen. Beachte, dass es ein neues Problem gibt, weil das Programm genau das tut, was wir ihm gesagt haben: Frage für immer nach einer weiteren Schätzung! Es sieht nicht so aus, als könne der Benutzer das Programm beenden!

Der Benutzer könnte das Programm jederzeit mit dem Tastaturkürzel Strg+c unterbrechen. Aber es gibt noch eine andere Möglichkeit, diesem unersättlichen Monster zu entkommen, wie in der parse-Diskussion in „Vergleichen der Schätzung mit der Geheimzahl“ erwähnt: Wenn der Benutzer eine Antwort ohne Zahl eingibt, stürzt das Programm ab. Wir können das ausnutzen, um dem Benutzer zu erlauben das Programm zu beenden, wie hier gezeigt:

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.50s
     Running `target/debug/guessing_game`
Rate die Zahl!
Die Geheimzahl ist: 59
Bitte gib deine Schätzung ein.
45
Du hast geschätzt: 45
Zu klein!
Bitte gib deine Schätzung ein.
60
Du hast geschätzt: 60
Zu groß!
Bitte gib deine Schätzung ein.
59
Du hast geschätzt: 59
Du hast gewonnen!
Bitte gib deine Schätzung ein.
quit
thread 'main' panicked at 'Bitte gib eine Zahl ein!: ParseIntError { kind: InvalidDigit }', src/libcore/result.rs:999:5
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace

Mit der Eingabe von quit wird das Spiel beendet, aber das gilt auch für alle anderen Eingaben, die keine Zahlen sind. Dies ist jedoch, gelinde gesagt, suboptimal. Wir wollen, dass das Spiel automatisch beendet wird, wenn die richtige Zahl erraten wird.

Beenden nach einer korrekten Schätzung

Programmieren wir das Spiel so, dass es beendet wird, wenn der Benutzer gewinnt, indem wir eine break-Anweisung hinzufügen:

Dateiname: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    println!("Die Geheimzahl ist: {secret_number}");

    loop {
        println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

        let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("Bitte gib eine Zahl ein!");

        println!("Du hast geschätzt: {guess}");

        // --abschneiden--

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Zu klein!"),
            Ordering::Greater => println!("Zu groß!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("Du hast gewonnen!");
                break;
            }
        }
    }
}

Das Hinzufügen der break-Zeile nach Du hast gewonnen! bewirkt, dass das Programm die Schleife verlässt, wenn der Benutzer die Geheimzahl richtig errät. Die Schleife zu verlassen bedeutet auch, das Programm zu beenden, da die Schleife der letzte Teil von main ist.

Behandeln ungültiger Eingaben

Um das Verhalten des Spiels weiter zu verfeinern, sollten wir das Programm nicht abstürzen lassen, wenn der Benutzer keine gültige Zahl eingibt, sondern dafür sorgen, dass das Spiel ungültige Zahlen ignoriert, damit der Benutzer weiter raten kann. Das können wir erreichen, indem wir die Zeile ändern, in der guess von String in u32 umgewandelt wird, wie in Codeblock 2-5 gezeigt.

Dateiname: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    println!("Die Geheimzahl ist: {secret_number}");

    loop {
        println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

        let mut guess = String::new();

        // --abschneiden--

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

        println!("Du hast geschätzt: {guess}");

        // --abschneiden--

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Zu klein!"),
            Ordering::Greater => println!("Zu groß!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("Du hast gewonnen!");
                break;
            }
        }
    }
}

Codeblock 2-5: Ignorieren einer ungültigen Zahl und Auffordern zu einer weiteren Schätzung, anstatt das Programm zum Absturz zu bringen

Das Umstellen von einem expect-Aufruf zu einem match-Ausdruck ist eine Möglichkeit für den Übergang vom Absturz bei einem Fehler zur Behandlung des Fehlers. Denke daran, dass parse einen Result-Typ zurückgibt und Result eine Aufzählung ist, die die Varianten Ok und Err hat. Wir benutzen hier einen match-Ausdruck, wie wir es mit dem Ordering-Ergebnis der cmp-Methode getan haben.

Wenn parse in der Lage ist, die Zeichenkette erfolgreich in eine Zahl umzuwandeln, gibt es einen Ok-Wert zurück, der die resultierende Zahl enthält. Dieser Ok-Wert wird mit dem Muster des ersten Zweigs übereinstimmen und der match-Ausdruck wird nur den num-Wert zurückgeben, der durch parse erzeugt und in den Ok-Wert eingefügt wurde. Diese Zahl wird in der neuen guess-Variable, die wir erzeugen, genau dort landen, wo wir sie haben wollen.

Wenn parse nicht in der Lage ist, die Zeichenkette in eine Zahl umzuwandeln, gibt es einen Err-Wert zurück, der mehr Informationen über den Fehler enthält. Der Err-Wert stimmt nicht mit dem Ok(num)-Muster im ersten match-Zweig überein, aber er stimmt mit dem Err(_)-Muster im zweiten Zweig überein. Der Unterstrich _ ist ein Auffangwert; in diesem Beispiel sagen wir, dass alle Err-Werte übereinstimmen sollen, egal welche Informationen sie enthalten. Das Programm wird also den Code continue des zweiten Zweigs ausführen, der das Programm anweist, zur nächsten loop-Iteration zu gehen und nach einer weiteren Schätzung zu fragen. Effektiv ignoriert das Programm also alle Fehler, die bei parse auftreten könnten!

Jetzt sollte alles im Programm wie erwartet funktionieren. Lass es uns versuchen:

$ cargo run
   Compiling guessing_game v0.1.0 (file:///projects/guessing_game)
     Running `target/debug/guessing_game`
Rate die Zahl!
Die Geheimzahl ist: 61
Bitte gib deine Schätzung ein.
10
Du hast geschätzt: 10
Zu klein!
Bitte gib deine Schätzung ein.
99
Du hast geschätzt: 99
Zu groß!
Bitte gib deine Schätzung ein.
foo
Bitte gib deine Schätzung ein.
61
Du hast geschätzt: 61
Du hast gewonnen!

Fantastisch! Mit einem winzigen letzten Feinschliff beenden wir das Ratespiel. Denke daran, dass das Programm immer noch die Geheimzahl ausgibt. Das hat beim Testen gut funktioniert, aber es ruiniert das Spiel. Löschen wir das println!, das die Geheimzahl ausgibt. Codeblock 2-6 zeigt den finalen Code.

Dateiname: src/main.rs

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Rate die Zahl!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    loop {
        println!("Bitte gib deine Schätzung ein.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Fehler beim Lesen der Zeile");

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

        println!("Du hast geschätzt: {guess}");

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Zu klein!"),
            Ordering::Greater => println!("Zu groß!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("Du hast gewonnen!");
                break;
            }
        }
    }
}

Codeblock 2-6: Vollständiger Code des Ratespiels

An diesem Punkt hast du das Ratespiel erfolgreich aufgebaut. Herzlichen Glückwunsch!

Zusammenfassung

Dieses Projekt war eine praktische Möglichkeit, dich mit vielen neuen Rust-Konzepten vertraut zu machen: let, match, Funktionen, das Verwenden von externen Kisten und mehr. In den nächsten Kapiteln erfährst du mehr über diese Konzepte. Kapitel 3 behandelt Konzepte, über die die meisten Programmiersprachen verfügen, z.B. Variablen, Datentypen und Funktionen, und zeigt, wie man sie in Rust verwendet. Kapitel 4 untersucht die Eigentümerschaft, eine Funktionalität, die Rust von anderen Sprachen unterscheidet. In Kapitel 5 werden Strukturen (structs) und die Methodensyntax besprochen und in Kapitel 6 wird die Funktionsweise von Aufzählungen erläutert.