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程式開發

Rust能夠取代C語言嗎?


Rust 是 Mozilla 基金會的一個雄心勃勃的項目,號稱是 C 語言和 C++ 的繼任者。一直以來,C/C++ 中的一些基本問題都沒能得到解決,比如分段錯誤、手動內存管理、內存洩漏風險和不可預測的編譯器行為。 Rust 的誕生就是為了解決這些問題,並提高安全性和性能。

Evrone(一家軟件公司)在很多項目中使用了 Rust,我們的工程師們這方面在積累了豐富的經驗。在這篇文章中,我們將分享 Rust 的一些主要特性。

主要特性

  • 強靜態類型;
  • 無垃圾回收以及通過指針手動控制數據存儲位置的能力;
  • 強大的內置靜態代碼分析器,有助於避免與內存管理和多線程相關的問題;
  • C 語言風格的語法,具有簡短的關鍵字。

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Rust 簡史

Graydon Hore 於 2008 年發起 Rust 項目。 2009 年,Mozilla 表達了對這個項目的興趣。一年之後,項目正式公開。 2012 年,Rust 的第一個 alpha 版本發布。一年後,Servo Web 引擎(基於 Rust)開發人員宣布,他們得到了三星公司的支持,將引擎移植到 ARM 架構。

Rust 1.0 於 2015 年 5 月發布。同年,Rust 在 Stack Overflow 發布的最受歡迎開發工具排行榜中排名第三。從 2016 年至今,Rust 一直高居榜首。

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為什麼要使用 Rust

優點

  • 統一的編譯器,提供了一個內置的包生成器和管理器、測試系統和文檔生成器;
  • 安全的內存管理,有助於避免分段錯誤;
  • 抽象能力,讓手動內存管理變得更容易;
  • 提供了常見的編譯錯誤修復建議;
  • 只能在非安全代碼中使用指針——安全代碼中只包括指向確切存在的對象的鏈接;
  • 與 Mac 和 Unix 家族系統具有良好的兼容性。

不足

  • 沒有類和繼承機制,難以編寫面向對象的代碼;
  • 編譯器太過嚴格,有時候對內存地址的限製過多。

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Rust 的使用場景

Rust 支持主要的編程範式:面向對象編程、並發編程、函數式編程和過程編程。它提供了足夠的內存管理能力,同時又足夠安全,讓它成為操作系統和關鍵應用程序的開發工具。它的主要缺點是硬件廠商對它支持不夠,廠商更喜歡使用 C/C++。下面是一些使用 Rust 開發的軟件項目:

  • Redox,一個基於微內核的 Unix 家族操作系統,該操作系統中的大部分軟件也是使用 Rust 開發的;
  • Servo,多線程 Web 引擎;
  • Firecracker,用於無服務器環境的微虛擬化系統。

使用 Rust 開發的區塊鏈系統

基於分佈式賬本的系統必須能夠以最小的設備計算負載快速地處理請求。 C++ 非常適合用來完成這項任務,而使用 Rust 開發區塊鏈系統將會更加高效。下面這些都是值得關注的案例:

  • Parity.io——以太坊和比特幣的一個客戶端;
  • Polkadot.network——異構區塊鍊網絡;
  • Exonum,一個基於區塊鏈的項目框架;
  • MaidSafe,一個分佈式數據處理和存儲系統;
  • Solana,一個用於開發 Web 區塊鏈應用程序的平台。

Rust 可以用來開發 Web 項目:Rust 的 SDK 可用於前端和後端開發。例如,使用 Yew(靈感源自 React 和 Angular)開發客戶端,使用 Actix-web(一個高性能框架,支持 WebSockets、TLS 和 HTTP/2.0)開發 Web 服務器。

其他工具還包括:rocket、conduit、gotham、pencil。

一些成功的 Rust 項目

  • Dropbox,一種雲存儲服務;OpenDNS,一種用於創建公共 DNS 服務器的 Web 服務;
  • Coursera,由斯坦福大學 IT 教授創建的教育門戶網站;
  • 使用 Rust 開發的機器學習項目。

使用 Rust 開發的神經網絡似乎非常有前景。因為 Rust 的高性能和底層內存控制能力,Rust API 可以成為神經網絡領域非常流行的開發工具。

但目前使用 Rust 開發機器學習應用還處於實驗階段,Rust 生態系統還缺少可用於開發類似 Python 神經網絡的庫。

Rust 的未來

C++ 已經統治了編程語言領域近 40 年,成為了一個行業標準,並保持這個頭銜至今。 Rust 正在積極演進,試圖解決 C++ 和其他編程語言當中最為致命的缺陷。

在 Evrone,我們使用 Rust 開發了一個大型的連鎖餐廳 ERP 系統。其中微服務部分使用 Rust 開發,為用戶提供離他們最近的餐廳的數據。

Rust 的另一個應用——也就是我們的持續集成服務 Vexor。在這個服務中,Rust 負責任務的管理和調度以及日誌管理,並作為任務隔離執行代理的基礎。

英文原文

Why Rust is Meant to Replace C