Rust編程課程

實體編程教學課程內容

課程簡介

本課程為初學者設計，旨在於三小時內快速導入 Rust 語言的核心觀念與實作技巧。Rust 是由 Mozilla 開發的新世代系統級編程語言，以「高效能、安全性與並行性」著稱，被廣泛應用於系統開發、嵌入式裝置、遊戲引擎與人工智慧基礎架構建構中。

課程內容將從 Rust 的設計理念出發，帶領學員理解變數管理、所有權（Ownership）、型別系統、流程控制與函式結構等關鍵概念。透過實作練習，學員將能在短時間掌握 Rust 的語法與邏輯思維，撰寫第一個屬於自己的安全高效程式，為後續進階課程（如並行程式、多執行緒、WebAssembly 開發）建立穩固基礎。

課程目標

1. 理解 Rust 語言的設計理念與主要應用領域。

2. 掌握基本語法結構：變數、資料型態、條件與迴圈。

3. 熟悉所有權（Ownership）與借用（Borrowing）機制。

4. 能撰寫簡易的 Rust 程式並理解編譯流程。

5. 為進階主題（系統開發、WebAssembly、嵌入式開發）打好基礎。

授課對象

• 欲從底層程式語言（如 C/C++）轉向現代安全語言的學員。

• 對系統開發、效能調校或嵌入式技術有興趣的初學者。

• 想掌握記憶體安全與高效能運算概念的程式設計新手。

• 大專學生、技術人員與開發者希望拓展語言版圖者。

課程大綱

第一部分：Rust 簡介與開發環境（約 40 分鐘）

• Rust 的起源與應用領域。

• Rust 與傳統語言（C/C++、Go、Python）的比較。

• 安裝與設定 Rust 環境（rustup、cargo、VS Code 擴充）。

• Rust 專案結構與編譯流程。

• 實作練習：建立並執行第一個程式 “Hello, Rust!”

第二部分：語法基礎與資料型態（約 60 分鐘）

• 變數宣告與不可變（immutable）/ 可變（mutable）規則。

• 常見資料型態：整數、浮點數、布林值、字串、集合（Tuple、Array）。

• 運算子與表達式。

• 條件控制：if、else if、match。

• 迴圈結構：for、while、loop。

• 實作練習：撰寫一個數字運算與流程控制範例。

第三部分：所有權與函式結構（約 45 分鐘）

• 所有權（Ownership）原則與生命週期概念。

• Borrowing（借用）與 Reference 的使用。

• 函式定義與參數傳遞。

• 傳值與傳參照的差異。

• 實作練習：實現一個能安全處理字串輸入的函式。

第四部分：集合與錯誤處理入門（約 35 分鐘）

• 集合資料型態介紹（Vector、HashMap）。

• 錯誤處理基礎：Result、Option 與 Match 模式。

• 模組（Module）與程式結構初探。

• 實作練習：資料集合查詢範例程式。

• 延伸應用說明：Rust 在 WebAssembly、嵌入式與 AI 工具鏈的角色。

課程特色

• 三小時濃縮重點教學，快速掌握 Rust 編程核心知識。

• 平衡理論與實作，適合初學及跨語言轉換學員。

• 專注於 Rust 獨有的安全與高效設計特色。

• 完成後可銜接 Rust 進階應用課程（Web、IoT、系統開發）。