Rust标准库扩展插件sample-std使用指南

概述

sample-std是一个Rust标准库的扩展插件，旨在增强Rust原生功能并提供额外的工具集。它为开发者提供了标准库之外的有用功能，同时保持了与Rust原生标准库相似的API风格和性能特点。

主要特性

1. 增强的数据结构
2. 额外的算法实现
3. 实用工具函数
4. 性能优化工具
5. 并发编程辅助工具

安装方法

在Cargo.toml中添加依赖：

[dependencies]
sample-std = "0.1.0"  # 请使用最新版本

核心功能及使用示例

1. 增强的数据结构

1.1 双端队列增强版

use sample_std::collections::DoubleEndedQueue;

let mut deq = DoubleEndedQueue::new();
deq.push_front(1);
deq.push_back(2);
assert_eq!(deq.pop_front(), Some(1));
assert_eq!(deq.pop_back(), Some(2));

1.2 缓存友好的哈希表

use sample_std::collections::CacheFriendlyHashMap;

let mut map = CacheFriendlyHashMap::new();
map.insert("key", "value");
assert_eq!(map.get("key"), Some(&"value"));

2. 算法扩展

2.1 并行排序

use sample_std::algorithms::parallel_sort;
use rand::seq::SliceRandom;

let mut data: Vec<i32> = (0..1000).collect();
data.shuffle(&mut rand::thread_rng());

parallel_sort(&mut data);
assert!(data.windows(2].all(|w| w[0] <= w[1]));

2.2 模式匹配增强

use sample_std::algorithms::pattern_matching;

let text = "Rust is awesome!";
let pattern = "awesome";
let pos = pattern_matching::find(text, pattern);
assert_eq!(pos, Some(8));

3. 实用工具

3.1 计时器

use sample_std::time::Timer;

let timer = Timer::start();
// 执行一些操作
std::thread::sleep(std::time::Duration::from_millis(100));
let elapsed = timer.elapsed();
println!("操作耗时: {:?}", elapsed);

3.2 错误处理增强

use sample_std::error::ErrorExt;

fn might_fail() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 可能失败的操作
    Ok(())
}

might_fail().with_context("执行操作失败")?;

4. 并发工具

4.1 高级线程池

use sample_std::thread::ThreadPool;

let pool = ThreadPool::new(4);
pool.execute(|| {
    println!("任务在线程池中执行");
});
pool.join(); // 等待所有任务完成

4.2 原子引用计数增强

use sample_std::sync::ArcExt;
use std::sync::Arc;

let shared_data = Arc::new(vec![1, 2, 3]);
let cloned = shared_data.deep_clone();
assert_eq!(*cloned, vec![1, 2, 3]);

性能建议

1. 对于小型数据集，原生标准库可能更快
2. 启用适当的功能标志以获得最佳性能
3. 考虑使用no_std模式进行嵌入式开发

注意事项

1. 虽然API设计类似标准库，但行为可能有细微差别
2. 某些功能可能仍在实验阶段
3. 生产环境使用前应进行充分测试

完整示例代码

// 完整示例展示sample-std的主要功能
use sample_std::collections::{DoubleEndedQueue, CacheFriendlyHashMap};
use sample_std::algorithms::{parallel_sort, pattern_matching};
use sample_std::time::Timer;
use sample_std::error::ErrorExt;
use sample_std::thread::ThreadPool;
use sample_std::sync::ArcExt;
use std::sync::Arc;
use rand::seq::SliceRandom;

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 1. 增强的数据结构示例
    println!("=== 增强数据结构示例 ===");
    
    // 1.1 双端队列
    let mut deq = DoubleEndedQueue::new();
    deq.push_front(1);
    deq.push_back(2);
    println!("双端队列弹出前: {:?}", deq.pop_front());
    println!("双端队列弹出后: {:?}", deq.pop_back());
    
    // 1.2 缓存友好的哈希表
    let mut map = CacheFriendlyHashMap::new();
    map.insert("name", "Alice");
    println!("获取哈希表值: {:?}", map.get("name"));
    
    // 2. 算法扩展示例
    println!("\n=== 算法扩展示例 ===");
    
    // 2.1 并行排序
    let mut nums: Vec<i32> = (0..10).collect();
    nums.shuffle(&mut rand::thread_rng());
    println!("排序前: {:?}", nums);
    parallel_sort(&mut nums);
    println!("排序后: {:?}", nums);
    
    // 2.2 模式匹配
    let text = "The quick brown fox jumps over the lazy dog";
    let pattern = "fox";
    println!("'{}'在文本中的位置: {:?}", pattern, pattern_matching::find(text, pattern));
    
    // 3. 实用工具示例
    println!("\n=== 实用工具示例 ===");
    
    // 3.1 计时器
    let timer = Timer::start();
    std::thread::sleep(std::time::Duration::from_millis(50));
    println!("操作耗时: {:?}", timer.elapsed());
    
    // 3.2 错误处理增强
    let result = might_fail();
    println!("错误处理结果: {:?}", result.with_context("自定义错误信息"));
    
    // 4. 并发工具示例
    println!("\n=== 并发工具示例 ===");
    
    // 4.1 线程池
    let pool = ThreadPool::new(2);
    for i in 0..4 {
        pool.execute(move || {
            println!("任务 {} 在线程中执行", i);
        });
    }
    pool.join();
    
    // 4.2 原子引用计数增强
    let shared = Arc::new(vec![1, 2, 3]);
    let cloned = shared.deep_clone();
    println!("克隆的共享数据: {:?}", cloned);
    
    Ok(())
}

fn might_fail() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 模拟可能失败的操作
    Ok(())
}

这个完整示例展示了sample-std的主要功能模块，包括：

1. 增强的数据结构使用
2. 扩展算法的应用
3. 实用工具的使用
4. 并发编程工具的实现

您可以根据需要选择特定的功能模块进行集成和使用。