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地鼠 Rust

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你应该 Rust,还是应该 Go?哪种语言更好,这个问题有意义吗?让我们与我们的特邀嘉宾 John Arundel 一起讨论 2024 年的 Go 与 Rust。 John 是《For the Love of Go》、《Cloud Native DevOps with Kubernetes》和许多其他书籍的作者。他还教授 Go 和 Rust,所以听听他的观点会很有趣。这是采访!

John,这些天我们似乎越来越多地听到有关 Rust 的消息。您能给我们简单介绍一下吗? Rust 的用途是什么?它为何存在?

当然,这很容易。 Rust 是一种控制电梯的语言。

你在开玩笑吗?

一点也不。 Rust 的创始人 Graydon Hoare 当他所在大楼的电梯因软件问题而不断出现故障时感到沮丧。他想:“我们当然可以做得更好!”剩下的就是历史了。

我们无法阻止所有错误,但我们至少可以使用一种编程语言来消除一些主要类别的错误,例如缓冲区溢出、数据竞争和“释放后使用”问题。因此,从一开始,Rust 的重点就是构建可靠的软件,自动执行优秀程序员无论如何都要进行的许多安全检查,并在错误进入生产环境之前帮助发现错误。

这听起来是个好主意,但我的印象是 Rust 是一门很难学的语言——尤其是与 Go 相比。这公平吗?如果公平,为什么?

Go 和 Rust 都在以不同的方式尝试解决同一个问题:用 C 和 C++ 等传统语言很难大规模编写软件,因为程序员必须非常有经验和知识渊博才能避免犯错误。即使是专家也会时不时地犯错,而培养程序员成为专家需要很长时间。

Go 通过从根本上简化语言来解决这个问题:与 C++ 等语言相比,它需要学习的语法要少得多。因此程序员可以把时间花在学习如何写好程序上,而不是掌握一门大而复杂的语言。 Go 很精简,但很有效。

打个比方,学习驾驶拖拉机比驾驶宇宙飞船更容易。拖拉机可能是一种不起眼、实用的机器,但它能完美地完成自己的工作,而且对于许多任务来说,它实际上是比宇宙飞船更好的选择:例如犁田。

我喜欢你的比喻。我猜 Rust 就是宇宙飞船?

是的,Rust 庞大、复杂且强大,它将 C 等传统命令式语言的许多最佳思想与借鉴 Haskell 和 Lisp 等语言的函数式编程概念相结合。

Rust 比 Go 需要学习的东西更多,但它的作用也更多!如果你想飞往火星,宇宙飞船是比拖拉机更好的选择。当然,训练一名宇航员比训练一名拖拉机司机需要更长的时间。

Go 有内置的垃圾收集,这非常简单。 Rust 中的内存管理是如何工作的,学习起来是一个很大的挑战吗?

是的,垃圾收集意味着您不必像在 C++ 等语言中那样担心自己分配和释放内存。这使得编程变得更加容易,并消除了各种与内存相关的错误。另一方面,你需要相对复杂的运行时,垃圾收集会影响性能。

Rust 采用了不同的方法。它会自动回收内存,但无需暂停程序。它可以通过跟踪对存在的特定数据块的所有引用来做到这一点。当程序的任何部分都无法再引用数据时,Rust 知道可以立即安全地回收该内存位。

是的,我听说 Rust 非常关注所有权和借用。这些概念与在 Go 中使用指针相比如何,有哪些好方法可以帮助我理解它们?

好吧,我有个好消息 – 如果您已经习惯了 Go 中的指针,那么 Rust 中的引用的工作方式基本相同,只是更安全。如果您创建对变量的可变引用,它的工作方式就像 Go 指针一样:您可以将其传递给函数,或将其存储在某个地方。

但是,与 Go 不同的是,只要该可变引用存在,它就具有对数据的独占访问权限:其他人无法修改它,甚至无法读取它。用 Go 术语来说,这就像拥有一个自动互斥锁。当函数不需要修改数据时,它可以借用共享引用,该引用是只读的,并且可以同时存在很多引用。

Rust 还跟踪原始数据:当它超出范围时,对它的任何引用都不再有效。因此,编译器可以检测到多种悬空指针错误,在这些错误中,您尝试使用对不再存在的值的引用。这会导致未定义的行为,这是一种很好的方式来表达可怕的事情将会发生,而 Rust 的价值主张的一部分是“永远没有未定义的行为”。

在 Rust 中,我们必须找到一种编写程序的方法,以便对数据的引用始终有效,并且一次只存在一个可变引用。这需要一些时间来适应(Rust 程序员称之为“对抗借用检查器”),但生成的程序更可靠,而且更有可能是正确的。

例如,所有 Go 程序员都熟悉数据竞争,即两个或多个 goroutine 尝试同时访问某些共享数据,结果不可预测:最好的情况是程序会崩溃,最坏的情况是程序会继续损坏或无效数据。

在 Rust 中,这样的程序无法编译!所有权和引用规则意味着对同一事物的两个可变引用不能同时存在。你只需要以不同的方式解决问题。

这让我们很清楚地了解了并发性。我喜欢 Go 的通道和协程的并发特性。 Rust 如何处理并发,我的 Go 经验是否有任何相似之处?

是的,goroutine 和通道很棒:超轻量级的任务抽象,与传统的多线程相比非常便宜。另一方面,Go 只为我们提供了基本的构建块:我们有责任确保安全地使用它们,避免数据争用或死锁。而这可能很难做到!

Rust 没有 goroutine,但它有异步任务,这很像 goroutine,只是具有通常的 Rust 安全保证。还有一些优秀的第三方框架,例如 Tokio 和 Rayon,它们可以获取一堆数据并自动找出最有效的并行处理方法。

因此,虽然并发程序总是很难写好,但如果你能在 Go 中做到这一点,你会发现这些技能也可以很好地转移到 Rust。

我喜欢边做边学。对于开始使用 Rust 的 Go 程序员,您有什么好的实践练习或项目推荐吗,例如 Go 之旅?

Rusdlings 是一个很好的起点:它是一组交互式小练习,可指导您完成所有语言基础知识。如果您想从真实的人类那里获得反馈,请查看 Exercism 上的 Rust 曲目。还有 Rust by Example,这是用于工作示例片段的绝佳资源。

听起来您是两种语言的粉丝。您更喜欢哪一个?您是否会建议已经了解 Go 的人也尝试学习 Rust?

是的,Go 和 Rust 分别吸引了我大脑的不同部分。我喜欢 Go 的极端简单性和实用主义:它用很少的资源做很多事情,并且很好地解决了大多数问题。

另一方面,Rust 巧妙地填补了 Go 不是理想选择的空白:内核、固件、嵌入式设备以及医疗设备、工业、航空航天等安全关键应用。

当然还有电梯。

当然!所以我喜欢 Rust 的这一方面,它也是一种非常有趣且富有表现力的语言。我认为任何人都值得花时间来玩 Rust,并坚持足够长的时间来克服最初对语法的不熟悉,以及与借用检查器的斗争。

即使您认为 Rust 不适合您,您也会学到一些有趣的思考问题的新方法,并且它还可以帮助您更多地了解 Go 所做的不同权衡。

从职业角度来看,Go 和 Rust 在可预见的未来都将是非常有价值的技能。我认为很快,我们将讨论“Go 和 Rust 与其他一切”,而不是“Go 与 Rust”。

John,感谢您成为我们的客人,并向我们提供您对 Go 和 Rust 的看法。人们可以在哪里找到有关您的更多信息,例如,他们是否对您的书籍或培训课程感兴趣?

这是我的荣幸!如果您想了解更多信息,请访问我的网站 bitfieldconsulting.com,或者联系我 — 我很乐意与您聊天。

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