深入浅出 Rust：高效处理二进制数据的 Bytes 与 BytesMut 实战

在高性能网络编程和二进制协议解析场景中，Rust 的 bytes 库提供了强大的工具来高效管理二进制数据。本文通过一个简单的 Rust 示例，深入讲解 Bytes 和 BytesMut 类型的基本用法，帮助开发者快速上手并理解其在实际项目中的应用价值。无论你是 Rust 新手还是有一定经验的开发者，这篇文章都将为你提供实用的代码分析与实践指导。

本文基于一个 Rust 示例代码，详细解析了 bytes 库中 Bytes 和 BytesMut 类型的使用方法。代码展示了如何创建、追加、分割、冻结和转换二进制缓冲区，并通过逐行分析和运行结果展示其功能。文章适合希望学习 Rust 高性能数据处理的开发者，涵盖了从安装依赖到实际运行的全流程，并提供相关参考资源。

实操

安装依赖

rust-ecosystem-learning on  main [!?] is 📦 0.1.0 via 🦀 1.87.0 ➜ cargo add bytes --dev

Bytes.rs 文件

use anyhow::Result; use bytes::{BufMut, Bytes, BytesMut}; fn main() -> Result<()> { let mut buf = BytesMut::with_capacity(1024); buf.extend_from_slice(b"hello world\n"); buf.put(&b"goodbye world"[..]); buf.put_u8(b'\n'); buf.put_i64(1234567890); println!("buf: {:?}", buf); let buf1 = buf.split(); println!("buf1: {:?}", buf1); let mut buf2 = buf1.freeze(); println!("buf2: {:?}", buf2); let buf3 = buf2.split_to(12); println!("buf3: {:?}", buf3); println!("buf2: {:?}", buf2); let mut bytes = BytesMut::new(); bytes.extend_from_slice(b"hello"); println!("bytes: {:?}", bytes); let bytes = Bytes::from(b"hello".to_vec()); assert_eq!(BytesMut::from(bytes), BytesMut::from(&b"hello"[..])); Ok(()) }

这段代码是一个 Rust 示例，演示了 bytes crate 的 Bytes 和 BytesMut 类型的基本用法，主要用于高效地处理二进制数据缓冲区。下面逐行解释：

use anyhow::Result; use bytes::{BufMut, Bytes, BytesMut};
  • 引入 anyhow::Result 作为 main 的返回类型，方便错误处理。
  • 引入 bytes crate 的 BufMut trait 以及 Bytes、BytesMut 类型。

主函数

fn main() -> Result<()> {
  • main 函数返回 Result，便于用 ? 处理错误。

1. 创建和操作 BytesMut

 let mut buf = BytesMut::with_capacity(1024);
  • 创建一个可变的 BytesMut 缓冲区，初始容量为 1024 字节。
 buf.extend_from_slice(b"hello world\n");
  • 向缓冲区追加字节序列 "hello world\n"。
 buf.put(&b"goodbye world"[..]);
  • 使用 BufMut trait 的 put 方法追加 "goodbye world"。
 buf.put_u8(b'\n');
  • 追加一个字节（换行符）。
 buf.put_i64(1234567890);
  • 以大端序追加一个 64 位整数 1234567890。
 println!("buf: {:?}", buf);
  • 打印当前 buf 的内容（调试格式）。

2. split 和 freeze

 let buf1 = buf.split(); println!("buf1: {:?}", buf1);
  • split 会将 buf 的内容全部“分离”出来，buf 变为空，buf1 拥有原内容。
 let mut buf2 = buf1.freeze(); println!("buf2: {:?}", buf2);
  • freeze 会将 BytesMut 转换为不可变的 Bytes，buf2 现在是 Bytes 类型。

3. split_to

 let buf3 = buf2.split_to(12); println!("buf3: {:?}", buf3); println!("buf2: {:?}", buf2);
  • split_to(12) 会把 buf2 的前 12 个字节分离出来，buf3 拥有前 12 字节，buf2 剩下后面的内容。

4. BytesMut 新建与比较

 let mut bytes = BytesMut::new(); bytes.extend_from_slice(b"hello"); println!("bytes: {:?}", bytes);
  • 新建一个空的 BytesMut，追加 "hello"，并打印。
 let bytes = Bytes::from(b"hello".to_vec()); assert_eq!(BytesMut::from(bytes), BytesMut::from(&b"hello"[..]));
  • 创建一个 Bytes，内容为 "hello"。
  • 将 Bytes 转为 BytesMut，并与从字节切片 b"hello" 创建的 BytesMut 进行断言比较，确保内容一致。
 Ok(()) }
  • main 正常结束。

这段代码演示了 bytes crate 的 BytesMut（可变缓冲区）和 Bytes（不可变缓冲区）的常用操作，包括追加数据、分割、冻结、类型转换和内容比较。适合用于高性能网络编程、二进制协议解析等场景。

运行

rust-ecosystem-learning on  main [!?] is 📦 0.1.0 via 🦀 1.87.0 ➜ cargo run --example bytes Compiling rust-ecosystem-learning v0.1.0 (/Users/qiaopengjun/Code/Rust/rust-ecosystem-learning) Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.42s Running `target/debug/examples/bytes` buf: b"hello world\ngoodbye world\n\0\0\0\0I\x96\x02\xd2" buf1: b"hello world\ngoodbye world\n\0\0\0\0I\x96\x02\xd2" buf2: b"hello world\ngoodbye world\n\0\0\0\0I\x96\x02\xd2" buf3: b"hello world\n" buf2: b"goodbye world\n\0\0\0\0I\x96\x02\xd2" bytes: b"hello"

总结

通过本文的示例代码，我们深入了解了 Rust bytes 库中 Bytes 和 BytesMut 类型的核心功能，包括缓冲区创建、数据追加、分割、冻结和类型转换等操作。这些功能在网络编程和二进制数据处理场景中尤为重要，展现了 Rust 在性能和内存安全上的优势。希望读者通过本文的讲解和实践，能够快速掌握 bytes 库的用法，并在实际项目中灵活运用。

参考

  • https://docs.rs/bytes/latest/bytes/
  • https://docs.rs/bytes/latest/src/bytes/bytes.rs.html#102-108
  • https://www.rust-lang.org/zh-CN
  • https://tokio.rs/
  • https://rust-book.junmajinlong.com/ch1/00.html