在编程语言的世界中，Rust 以其安全性和高性能而闻名。今天，我们将通过一个简单的项目来探索 Rust 的魅力 —— 编写一个简单的命令行计算器。这个计算器将支持基本的算术运算（加、减、乘、除），并且可以通过用户输入进行交互。

完整代码

以下是完整的 Rust 代码，用于实现一个简单的命令行计算器。代码中包含了详细的注释，帮助你理解每个部分的功能。

use std::io;
use std::io::Write;fn main() {// 创建一个 UserTyper 实例，使用 CommandLineComputer 作为计算机let mut typer = UserTyper::new(CommandLineComputer);loop {// 提示用户输入表达式typer.type_expr();// 如果用户输入了 "q"，则退出程序if typer.expr.contains("q") {break;}// 计算并打印结果println!("Result：{}", typer.compute());}
}// 定义一个计算机 trait，所有计算机都必须实现这个 trait
trait Computer {fn compute(&self, expr: &str) -> i32;
}// 实现一个简单的命令行计算机
struct CommandLineComputer;// 为 CommandLineComputer 实现 Computer trait
impl Computer for CommandLineComputer {fn compute(&self, expr: &str) -> i32 {// 初始化两个数字和一个操作符let mut num1 = String::new();let mut num2 = String::new();let mut op: Option<char> = None;// 遍历表达式中的每个字符for chr in expr.trim().chars() {if chr.is_digit(10) {// 如果是数字，根据操作符是否已确定，将数字添加到 num1 或 num2if op.is_none() {num1.push(chr);} else {num2.push(chr);}continue;}// 匹配操作符match chr {'+' | '-' | '*' | '/' if op.is_none() => op = Some(chr),_ if chr.is_whitespace() => continue,_ => panic!("Invalid character: {}", chr),}}// 检查表达式是否有效if num1.is_empty() || num2.is_empty() || op.is_none() {panic!("Invalid expression: {}", expr);}// 将字符串转换为数字let num1: i32 = num1.parse().unwrap();let num2: i32 = num2.parse().unwrap();let op: char = op.unwrap();// 根据操作符进行计算match op {'+' => num1 + num2,'-' => num1 - num2,'*' => num1 * num2,'/' => num1 / num2,_ => unreachable!(),}}
}// 定义一个用户输入处理结构
struct UserTyper<T: Computer> {computer: T,expr: String,
}// 为 UserTyper 实现方法
impl<T: Computer> UserTyper<T> {// 创建一个新的 UserTyper 实例fn new(computer: T) -> Self {Self {computer,expr: String::new(),}}// 提示用户输入表达式fn type_expr(&mut self) {self.expr.clear();print!("Please type an expression: ");io::stdout().flush().unwrap();io::stdin().read_line(&mut self.expr).expect("Failed to read line");}// 调用计算机进行计算fn compute(&self) -> i32 {self.computer.compute(&self.expr)}
}

代码讲解

主函数

fn main() {let mut typer = UserTyper::new(CommandLineComputer);loop {typer.type_expr();if typer.expr.contains("q") {break;}println!("Result：{}", typer.compute());}
}

UserTyper::new(CommandLineComputer)：创建一个 UserTyper 实例，使用 CommandLineComputer 作为计算机。
typer.type_expr()：提示用户输入一个表达式。
if typer.expr.contains("q")：如果用户输入了 “q”，则退出程序。
typer.compute()：调用计算机进行计算，并打印结果。

计算机 Trait

trait Computer {fn compute(&self, expr: &str) -> i32;
}

定义了一个 Computer trait，所有计算机都必须实现这个 trait。compute 方法接受一个字符串表达式，并返回一个整数结果。

命令行计算机实现

struct CommandLineComputer;impl Computer for CommandLineComputer {fn compute(&self, expr: &str) -> i32 {// 初始化两个数字和一个操作符let mut num1 = String::new();let mut num2 = String::new();let mut op: Option<char> = None;// 遍历表达式中的每个字符for chr in expr.trim().chars() {if chr.is_digit(10) {// 如果是数字，根据操作符是否已确定，将数字添加到 num1 或 num2if op.is_none() {num1.push(chr);} else {num2.push(chr);}continue;}// 匹配操作符match chr {'+' | '-' | '*' | '/' if op.is_none() => op = Some(chr),_ if chr.is_whitespace() => continue,_ => panic!("Invalid character: {}", chr),}}// 检查表达式是否有效if num1.is_empty() || num2.is_empty() || op.is_none() {panic!("Invalid expression: {}", expr);}// 将字符串转换为数字let num1: i32 = num1.parse().unwrap();let num2: i32 = num2.parse().unwrap();let op: char = op.unwrap();// 根据操作符进行计算match op {'+' => num1 + num2,'-' => num1 - num2,'*' => num1 * num2,'/' => num1 / num2,_ => unreachable!(),}}
}

CommandLineComputer：一个简单的命令行计算机结构体。
compute 方法：
- 初始化两个数字字符串和一个操作符。
- 遍历表达式中的每个字符，将数字和操作符分别存储。
- 检查表达式是否有效。
- 将字符串转换为数字。
- 根据操作符进行计算并返回结果。

用户输入处理

struct UserTyper<T: Computer> {computer: T,expr: String,
}impl<T: Computer> UserTyper<T> {fn new(computer: T) -> Self {Self {computer,expr: String::new(),}}fn type_expr(&mut self) {self.expr.clear();print!("Please type an expression: ");io::stdout().flush().unwrap();io::stdin().read_line(&mut self.expr).expect("Failed to read line");}fn compute(&self) -> i32 {self.computer.compute(&self.expr)}
}