有關 Rust 語言設計理念、優缺點的一些随筆

文章目錄

• • 對 Rust 的一些值得一看的評論
  • Rust 最與衆不同的特征 - Memory Management
  • Rust 的優點
  • Rust 的缺點

對 Rust 的一些值得一看的評論

1. “對 Rust 語言的分析”：https://www.yinwang.org/blog-cn/2016/09/18/rust
2. “回應王垠的《對 Rust 語言的分析》”：https://www.jianshu.com/p/31087b6b2b86
3. “怎樣看待 Rust 語言 | 知乎”：https://www.zhihu.com/question/20032903

Rust 最與衆不同的特征 - Memory Management

Rust 語言在 system programming 領域之是以顯得特别與衆不同，最重要的一點就是整個 Memory Management 環節的設計：基于 Ownership + Borrowing + Lifetime 的 compile-time 記憶體管理。之是以說其與衆不同，是因為這與其他任何傳統 system programming 語言記憶體管理的機制選擇完全不同：

• C/C++：Let programmers manually manage pointers，and trust that programmers access them and free them correctly (otherwise will cause run-time errors)
• Java 等：Run-time GC
• Rust：基于 Ownership + Borrowing + Lifetime，(ideally) 不存在手動管理指針，但同時又是在 compile-time 時 borrow checker 就解析并插入合适的資源釋放 routine 進而不存在 run-time GC

而 Rust 也是在 MM 這一方面才展現出其最重要的設計理念：安全，同時快速。即能在編譯時檢查出幾乎所有安全問題，保證得到的代碼 run-time error 盡可能少（是以才有 Rust program 隻要通過了編譯就基本是語義正确的笑言），同時又沒有 GC 等等的運作時 overhead，對于編寫 system-level 的項目來說是一種重大的進步。當然，這種選擇也帶來一些弊端，下文也會提及。

Rust 的優點

個人認為 Rust 有如下 5 條優點，是作為最新的 system programming 語言，參考已有語言的缺陷和自己的哲學，綜合而來的：

1. 基于 Ownership、Borrowing、Lifetime 的記憶體管理機制，如上節所述，是 Rust 最獨特的特征，是實作 compile-time 安全性、盡可能減少 run-time error，同時保證運作高效的根基
2. 基于

   Option

   &

   Result

   的空值和錯誤處理，保證了代碼清晰的情況下，對空值和錯誤全面而安全地處理，也是 Rust 減少 run-time error 的重要保障之一
3. 基于 Traits 的簡潔而強大的 Generic 範型系統，文法簡潔、清晰，沒有備援（帶上複雜 Lifetime 之後似乎稱不上清晰了…，但還是好過很多語言），也是 Rust 減少 run-time error 的重要保障之一
4. 優秀的 Macro 宏定義機制，作為一門 system programming 語言，實作了相對比較強大的 meta-programming 能力，使代碼簡潔易懂，減少常用功能的代碼備援
5. 完整、易用的工具鍊 & 凝聚力異常高的社群，使用 Cargo 做項目依賴管理，統一管理的社群 Crates hub（https://crates.io/），以及清晰的教程、完整而易讀的文檔

可以說，Rust 是一個好學生，學習到已有 system language 的各種不足，如 C/C++ 雖自由卻讓人頭疼的 segfaults，Java 飽受诟病的 VM 和運作時 GC 的低效等，進而創造出一種新的語言設計哲學，走出一條與衆不同的個性化的路線。正因如此，Rust 雖然不簡單、領域相對小衆，也能長居 Stackoverflow 最受喜愛的語言調查的榜首1。

Rust 的缺點

同樣的，好學生往往有自己的偏執的一面，不會是完美的，也有許多的缺陷。

• 與 C 的哲學（C Primer 中所言：完全信任 programmer，給予你充分的實作自由，但需要細心、嚴謹、有經驗去實作，否則 segfault / memory leak 可以 de 到哭）截然相反，為了做到編譯時捕捉大部分錯誤，給予了 programmer 很少的自由，真正觸及底層的時候不得不用

  unsafe

  / 暫時還無法有效實作，有時會令人感到束手束腳
• 不得不引入一些複雜規則（如 Lifetime）來 enable 它的 MM 設計，使得真正複雜 Rust 項目中的 coding 說不上很簡潔，更說不上很易懂
• 上手需要對 CA、PL、OS 的充分了解和傳統 system language 的足夠經驗，才能了解 Rust 的很多設計；萌新上來就學習 Rust 至少對我來說是完全不行的，反而一知半解，不了解為什麼要設計成這個樣子
• Rust 把對 programmer 的時間要求從 debugging / performance tuning 上轉移到了 “學習 Rust” 的過程上，在這個語言選擇和項目疊代愈發靈活快速的時代，我不是很确定這是件好事還是壞事

1. https://insights.stackoverflow.com/survey/2019#technology-_-most-loved-dreaded-and-wanted-languages ↩︎