从Rustup出发看Rust编译生态
从rustup出发看rust编译生态
1. rust和llvm的关系是怎样的？
2. rustup中targets是什么，为什么可以安装多个？
3. rust在windows上为什么需要安装visual studio？
4. rust工具链有哪些工具？
当你心血来潮想学习rust这门语言时，一定会用到rustup来安装rust。同时你可以会疑问toolchain是啥，target又是啥，为啥学其它编程语言没有这些概念，下面我们就一一解答你的疑问。
rustup是什么
在这里不会事无巨细的唠叨rustup的细致末节，我们会简单的介绍它可以用来干什么，关于细节可以查看我的这篇文章【rustup详解】。说到rustup你一定还想知道cargo这个工具，如果你感兴趣可以看这篇文档【cargo入门】（先占位，呼声高我再肝[斜眼]）
接下来我们就来看看，rustup为我们编写rust代码提供那哪些便利。
rustup是 rust 的官方工具链管理器，它提供了一种方便的方式来安装、管理和切换不同的rust工具链版本。总的来说有如下能力：
1. 安装 rust：
• rustup 允许你轻松地安装最新版本的 rust，包括稳定版、beta 版和 nightly 版。 rustup install stable
2. 切换 rust 工具链版本：
• 你可以使用 rustup default 命令切换默认的 rust 版本。 rustup default stable
• 也可以在项目级别使用 .rust-version 文件指定特定的 rust 版本。
3. 管理目标（targets）：
• rustup 允许你安装不同的目标，以支持交叉编译和在不同的平台上运行 rust 代码。 rustup target add
• 列出已安装的目标： rustup target list
4. 升级 rust 工具链版本：
• 使用 rustup update 命令可以升级已安装的 rust 工具链版本。 rustup update
5. 卸载 rust：
• rustup 允许你卸载 rust，并清理相关的工具链和组件。 rustup self uninstall
6. 组件管理：
• rustup 允许你安装和管理不同的 rust 组件，如 rust-src、rust-analysis 等。 rustup component add rust-src
7. 查看工具链信息：
• 使用 rustup show 命令可以查看有关当前 rust 环境的详细信息，包括已安装的工具链、组件等。 rustup show
通过上面的内容我们知道了rustup可以管理toolchain和target，那么toolchain和target究竟是什么呢?
toolchain
toolchain指一组rust工具，包括编译器（rustc）、构建工具（cargo）、文档生成工具（rustdoc）以及其他与 rust 相关的实用程序。toolchain用于管理和构建 rust 代码，并且可以包括一个特定版本的 rust 编译器和标准库，还包含一个默认是编译到本机平台的target。工具链的版本可以是 stable（稳定版）、beta（测试版）或 nightly（每日构建版），每个版本都对应着不同的 rust 编译器和特性。
下面这些常用的命令可以操作工具链：
# 安装新的toolchainrustup install stable# 设置默认的toolchainrustup default stable# 列出已经安装的toolchainrustup toolchain list# 更新到最新稳定版rustup update stable# 更新到指定版本rustup update # 显示toolchain和targetsrustup show 下面这些就是工具链中的工具命令了，它们通常存储在~/.cargo/bin这个目录下。
1. rustc: rust编译器，负责将rust源代码编译为机器码。它是rust的主要编译器，也是构建rust程序的关键组件。
2. cargo: rust的构建系统和包管理器。cargo简化了项目的创建、依赖管理和构建过程。它还提供了一组命令用于构建、运行测试、发布和安装rust程序。
3. rustdoc: rust的文档生成工具。通过使用特定的注释格式，rustdoc能够生成漂亮的文档，帮助开发者编写和维护文档。
4. rustfmt: 代码格式化工具，用于保持rust代码的一致性和可读性。它能够格式化代码，使其符合rust语言的约定。
5. rustup: rust的工具链管理器，用于安装、升级和管理rust的不同版本。它还允许你切换默认的rust版本，以适应项目的需求。
6. rls (rust language server): 提供了与ide（集成开发环境）集成所需的功能，例如代码补全、跳转到定义、查找引用等。支持的ide包括visual studio code、atom等。
7. cargo-make: 用于创建和运行自定义构建任务的工具。它允许开发者在构建过程中执行自定义的命令和脚本。
8. miri: rust的mir interpreter，用于执行和测试rust程序在mir（mid-level intermediate representation）级别的代码。miri有助于检测一些可能的内存安全问题。
这只是rust工具链中的一部分工具。rust社区积极发展和维护工具链，以提高开发者的工作效率，并确保rust代码的质量和安全性。你可以通过查阅rust官方文档或使用cargo --list命令查看完整的工具列表。
rustc target介绍
rust 中的target概念主要是为了支持跨平台开发和交叉编译，以确保 rust 代码可以在不同的操作系统和架构上正确运行。rustc target指的是编译和构建目标平台rust代码时需要的组件。不要混淆为rust项目编译后产生的target文件夹。它的格式表示为：---。其中：
• 表示架构（例如，x86_64 表示 64 位的 x86 架构）。
• 表示供应商（一般为空）。
• 表示操作系统（例如，linux、windows、macos 等）。
• 表示二进制接口（例如，默认的是 gnu，也可以是 musl、msvc 等）。
示例：
• x86_64-unknown-linux-gnu: 64位 x86 架构，linux 操作系统。
• i686-pc-windows-msvc: 32位 x86 架构，windows 操作系统，使用 msvc 编译器。
• aarch64-apple-ios: 64位 arm 架构，ios 操作系统。
• wasm32-unknown-unknown: webassembly 目标。
一般来说只需要rustup target add 命令安装某个目标平台组件即可，但对于一些特殊平台，可能需要手动安装相关的交叉编译工具链，例如windows msvc或者android ndk。
下面是操作target常用的命令：
# 列出可用的targetrustup target list# 安装一个新的rustup target add rustup target add x86_64-unknown-linux-gnu# 把代码编译到指定平台cargo build --target x86_64-unknown-linux-gnu • 安装新目标：rustup target add
• 列出已安装的目标：rustup target list
我在初学rust时，就经常混淆toolchain和target。现在我们知道了target是toolchain的一部分，编译到特定目标平台要使用对应目标平台的target。
rust编译器中的llvm、msvc、gnu
你可能听说过rust编译器后端使用了llvm，那为何还需要msvc和gnu呢，为啥go和java这些语言不需要呢？那我们来理一下rust编译过程你就清楚了。
rust编译器实际上是由多个组件组成的，其中之一是“rustc”做为前端编译器，而编译器的后端使用了llvm。
1. 前端编译器（rustc）： 这一部分负责将rust源代码转换为中间表示（intermediate representation，ir），该表示形式在rust中称为“mir”（mid-level intermediate representation）。
2. 后端编译器（llvm）： mir然后被传递给llvm，llvm是一个开源的编译器基础设施，提供了许多通用的优化和代码生成工具。llvm将mir转换为目标机器的机器码，并执行一系列优化，以生成最终的可执行文件。
以windows平台为例，rust编译器就是rustc.exe，它首先会把源码编译为mir，然后交给llvm处理，llvm继续把mir先编译成llvm ir进而编译为目标平台的机器码（此时还不是执行文件，只是一堆机器码）。往后就是target发挥作用了，target调用msvc或gnu来完成链接步骤，主要是链接目标平台库文件并生成可执行文件。这里整个编译过程几乎都是由rustc.exe完成的，因为它包含了llvm和调用target的代码，跟目标平台相关的工作则是由msvc或gnu来完成。msvc和gnu是c/c++的编译工具链，编译后的最终产物就是可执行文件或库，rustc在编译后期用到了它们提供的功能。
整个编译过程大致如下：
source code -> mir -> llvm ir -> 机器码 -> target链接 -> 可执行文件或库
go编译器是自己实现了链接目标平台的工作，因此不需要msvc或gnu。java也是类似，所有的底层工作都是java虚拟机实现的，javac仅仅是把源码编译成class字节码就结束了。
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当你心血来潮想学习rust这门语言时，一定会用到rustup来安装rust。同时你可以会疑问toolchain是啥，target又是啥，为啥学其它编程语言没有这些概念，下面我们就一一解答你的疑问。
rustup是什么
在这里不会事无巨细的唠叨rustup的细致末节，我们会简单的介绍它可以用来干什么，关于细节可以查看我的这篇文章【rustup详解】。说到rustup你一定还想知道cargo这个工具，如果你感兴趣可以看这篇文档【cargo入门】（先占位，呼声高我再肝[斜眼]）
接下来我们就来看看，rustup为我们编写rust代码提供那哪些便利。
rustup是 rust 的官方工具链管理器，它提供了一种方便的方式来安装、管理和切换不同的rust工具链版本。总的来说有如下能力：
1. 安装 rust：
• rustup 允许你轻松地安装最新版本的 rust，包括稳定版、beta 版和 nightly 版。 rustup install stable
2. 切换 rust 工具链版本：
• 你可以使用 rustup default 命令切换默认的 rust 版本。 rustup default stable
• 也可以在项目级别使用 .rust-version 文件指定特定的 rust 版本。
3. 管理目标（targets）：
• rustup 允许你安装不同的目标，以支持交叉编译和在不同的平台上运行 rust 代码。 rustup target add
• 列出已安装的目标： rustup target list
4. 升级 rust 工具链版本：
• 使用 rustup update 命令可以升级已安装的 rust 工具链版本。 rustup update
5. 卸载 rust：
• rustup 允许你卸载 rust，并清理相关的工具链和组件。 rustup self uninstall
6. 组件管理：
• rustup 允许你安装和管理不同的 rust 组件，如 rust-src、rust-analysis 等。 rustup component add rust-src
7. 查看工具链信息：
• 使用 rustup show 命令可以查看有关当前 rust 环境的详细信息，包括已安装的工具链、组件等。 rustup show
通过上面的内容我们知道了rustup可以管理toolchain和target，那么toolchain和target究竟是什么呢?
toolchain
toolchain指一组rust工具，包括编译器（rustc）、构建工具（cargo）、文档生成工具（rustdoc）以及其他与 rust 相关的实用程序。toolchain用于管理和构建 rust 代码，并且可以包括一个特定版本的 rust 编译器和标准库，还包含一个默认是编译到本机平台的target。工具链的版本可以是 stable（稳定版）、beta（测试版）或 nightly（每日构建版），每个版本都对应着不同的 rust 编译器和特性。
下面这些常用的命令可以操作工具链：
# 安装新的toolchainrustup install stable# 设置默认的toolchainrustup default stable# 列出已经安装的toolchainrustup toolchain list# 更新到最新稳定版rustup update stable# 更新到指定版本rustup update # 显示toolchain和targetsrustup show 下面这些就是工具链中的工具命令了，它们通常存储在~/.cargo/bin这个目录下。
1. rustc: rust编译器，负责将rust源代码编译为机器码。它是rust的主要编译器，也是构建rust程序的关键组件。
2. cargo: rust的构建系统和包管理器。cargo简化了项目的创建、依赖管理和构建过程。它还提供了一组命令用于构建、运行测试、发布和安装rust程序。
3. rustdoc: rust的文档生成工具。通过使用特定的注释格式，rustdoc能够生成漂亮的文档，帮助开发者编写和维护文档。
4. rustfmt: 代码格式化工具，用于保持rust代码的一致性和可读性。它能够格式化代码，使其符合rust语言的约定。
5. rustup: rust的工具链管理器，用于安装、升级和管理rust的不同版本。它还允许你切换默认的rust版本，以适应项目的需求。
6. rls (rust language server): 提供了与ide（集成开发环境）集成所需的功能，例如代码补全、跳转到定义、查找引用等。支持的ide包括visual studio code、atom等。
7. cargo-make: 用于创建和运行自定义构建任务的工具。它允许开发者在构建过程中执行自定义的命令和脚本。
8. miri: rust的mir interpreter，用于执行和测试rust程序在mir（mid-level intermediate representation）级别的代码。miri有助于检测一些可能的内存安全问题。
这只是rust工具链中的一部分工具。rust社区积极发展和维护工具链，以提高开发者的工作效率，并确保rust代码的质量和安全性。你可以通过查阅rust官方文档或使用cargo --list命令查看完整的工具列表。
rustc target介绍
rust 中的target概念主要是为了支持跨平台开发和交叉编译，以确保 rust 代码可以在不同的操作系统和架构上正确运行。rustc target指的是编译和构建目标平台rust代码时需要的组件。不要混淆为rust项目编译后产生的target文件夹。它的格式表示为：---。其中：
• 表示架构（例如，x86_64 表示 64 位的 x86 架构）。
• 表示供应商（一般为空）。
• 表示操作系统（例如，linux、windows、macos 等）。
• 表示二进制接口（例如，默认的是 gnu，也可以是 musl、msvc 等）。
示例：
• x86_64-unknown-linux-gnu: 64位 x86 架构，linux 操作系统。
• i686-pc-windows-msvc: 32位 x86 架构，windows 操作系统，使用 msvc 编译器。
• aarch64-apple-ios: 64位 arm 架构，ios 操作系统。
• wasm32-unknown-unknown: webassembly 目标。
一般来说只需要rustup target add 命令安装某个目标平台组件即可，但对于一些特殊平台，可能需要手动安装相关的交叉编译工具链，例如windows msvc或者android ndk。
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# 列出可用的targetrustup target list# 安装一个新的rustup target add rustup target add x86_64-unknown-linux-gnu# 把代码编译到指定平台cargo build --target x86_64-unknown-linux-gnu • 安装新目标：rustup target add
• 列出已安装的目标：rustup target list
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