Rust in Systems Programming: Mengapa Devs Memilih Rust Over C dan C

Karat dalam Pengaturcaraan Sistem: Mengapa Pembangun Memilih Karat Daripada C dan C

Tarikh: 5-1-25

Pengenalan

Pengaturcaraan sistem telah lama dikuasai oleh C dan C . Bahasa-bahasa ini telah menjadi tulang belakang sistem pengendalian, sistem terbenam dan aplikasi kritikal prestasi selama beberapa dekad. Walau bagaimanapun, kebangkitan Rust telah mengganggu landskap ini, menawarkan alternatif moden yang menggabungkan prestasi dengan keselamatan. Dalam artikel ini, kami akan meneroka sebab pembangun semakin memilih Rust berbanding C dan C untuk pengaturcaraan sistem.

---

Apakah itu Pengaturcaraan Sistem?

Pengaturcaraan sistem melibatkan penciptaan perisian yang berinteraksi rapat dengan perkakasan dan sumber sistem. Ini termasuk:

1. Sistem Pengendalian: Mengurus sumber perkakasan dan perisian.
2. Pemacu Peranti: Mendayakan komunikasi antara peranti perkakasan dan sistem pengendalian.
3. Sistem Terbenam: Perisian untuk peranti perkakasan yang dikekang sumber.
4. Aplikasi Kritikal Prestasi: Permainan, pangkalan data dan pengkomputeran saintifik.

Tuntutan pengaturcaraan sistem memerlukan kecekapan, kawalan ke atas perkakasan dan prestasi yang boleh diramal—semua bidang di mana C dan C telah cemerlang. Walau bagaimanapun, bahasa ini datang dengan perangkap seperti isu keselamatan memori dan tingkah laku yang tidak ditentukan, membawa pembangun untuk mencari alternatif yang lebih baik.

---

Kenapa Karat?

Karat membawa penyelesaian inovatif kepada banyak cabaran yang wujud dalam pengaturcaraan sistem. Inilah sebab pembangun membuat perubahan:

1. Keselamatan Memori Tanpa Pemungut Sampah

C dan C memberikan pengaturcara kawalan manual ke atas ingatan, tetapi kawalan ini selalunya membawa kepada pepijat seperti limpahan penimbal, penyimpangan penunjuk nol dan kebocoran memori. Model pemilikan Rust menghapuskan isu ini dengan menguatkuasakan peraturan ketat pada masa penyusunan:

• Pemilikan dan Peminjaman: Memastikan memori diuruskan tanpa overhed masa jalan.
• Tiada Penunjuk Null atau Berjuntai: Karat menghalang punca biasa pepijat ini mengikut reka bentuk.
• Konkurensi Selamat: Karat memastikan keselamatan benang, menghalang perlumbaan data.

2. Peralatan dan Ekosistem Moden

Rust menyediakan alatan moden yang meningkatkan pengalaman pembangun:

• Kargo: Pengurus pakej dan sistem binaan Rust menjadikan pengurusan pergantungan berjalan lancar.
• Crates.io: Ekosistem perpustakaan (atau “krat”) yang bertenaga untuk digunakan oleh pembangun.
• Penganalisis Karat: Pelayan bahasa lanjutan untuk pelengkapan kod, linting dan banyak lagi.

C dan C bergantung pada ekosistem perkakas yang berpecah-belah, menjadikan pendekatan bersepadu Rust sebagai kelebihan yang ketara.

3. Ketakutan Tanpa Ketakutan

Concurrency ialah asas pengaturcaraan sistem moden, tetapi ia amat sukar untuk dilaksanakan dengan selamat dalam C dan C . Model pemilikan Rust memastikan bahawa perlumbaan data ditangkap pada masa penyusunan. Pembangun boleh menulis kod serentak tanpa rasa takut terhadap pepijat halus yang sukar dinyahpepijat.

4. Prestasi Setanding dengan C dan C

Prestasi Rust sepadan dengan prestasi C dan C kerana:

• Abstraksi Kos Sifar: Ciri seperti iterator dan ciri tidak dikenakan overhed masa jalan.
• Kawalan Tahap Rendah: Karat membenarkan kawalan halus ke atas memori dan perkakasan.
• Halaman Belakang LLVM: Penggunaan LLVM oleh Rust untuk penjanaan kod memastikan binari yang sangat dioptimumkan.

5. Produktiviti dan Kebolehbacaan Pembangun

Sintaks Rust dan ciri moden meningkatkan produktiviti pembangun:

• Mesej Ralat: Rust menyediakan mesej ralat mesra pemula yang terperinci.
• Padanan Corak dan Ciri: Ciri ini menjadikan kod lebih ekspresif dan lebih mudah difahami.
• Keselamatan Diutamakan: Menangkap ralat pada masa penyusunan mengurangkan masa penyahpepijatan.

---

Karat lwn. C dan C : Perbandingan Utama

Ciri Karat C C

Feature	Rust	C	C
Memory Safety	Compile-time guarantees	Manual management	Manual management
Concurrency	Safe, fearless concurrency	Prone to data races	Prone to data races
Tooling	Integrated (Cargo, Rust Analyzer)	Fragmented	Fragmented
Performance	Comparable to C/C	High performance	High performance
Error Handling	Result and Option types	Error-prone (e.g., nulls)	Error-prone (e.g., nulls)
Learning Curve	Moderate	Steep	Steep

Keselamatan Memori Jaminan masa kompilasi Pengurusan manual Pengurusan manual Keselarasan Persamaan yang selamat dan tanpa rasa takut Terdedah kepada perlumbaan data Terdedah kepada perlumbaan data Peralatan Bersepadu (Kargo, Penganalisis Karat) Berpecah Berpecah Prestasi Setanding dengan C/C Prestasi tinggi Prestasi tinggi Pengendalian Ralat Jenis Keputusan dan Pilihan Ralat terdedah (cth., nol) Ralat terdedah (cth., nol) Keluk Pembelajaran Sederhana Cam Cam

---

Penggunaan Karat dalam Pengaturcaraan Sistem

Banyak projek utama telah menggunakan Rust untuk pengaturcaraan sistem:

1. Inti Linux: Rust kini merupakan bahasa yang disokong secara rasmi untuk pembangunan kernel.
2. Firefox: Enjin Servo Mozilla dan bahagian Firefox ditulis dalam Rust.
3. AWS Nitro Enclaves: Menggunakan Rust untuk persekitaran pengiraan yang selamat dan terpencil.
4. Sistem Pengendalian: Projek OS baru muncul seperti Redox ditulis sepenuhnya dalam Rust.
5. Sistem Terbenam: Karat sedang diterima pakai dalam IoT dan robotik untuk keselamatan dan prestasinya.

---

Cabaran Menggunakan Karat

Walaupun Rust mempunyai banyak kelebihan, ia bukan tanpa cabaran:

• Keluk Pembelajaran: Model pemilikan mungkin sukar difahami oleh pendatang baru.
• Kematangan Ekosistem: Semasa berkembang pesat, ekosistem Rust masih lebih muda daripada C dan C .
• Saiz Komuniti: Lebih kecil berbanding C dan C , walaupun ini berubah.

---

Kesimpulan

Rust telah meletakkan dirinya sebagai pilihan moden untuk pengaturcaraan sistem, menangani kelemahan C dan C sambil mengekalkan prestasi dan kawalannya. Dengan mengutamakan keselamatan memori, konkurensi tanpa rasa takut dan produktiviti pembangun, Rust membolehkan pembangun membina sistem yang boleh dipercayai dan berprestasi tinggi dengan lebih sedikit pepijat dan kitaran pembangunan yang lebih pantas.

Bagi mereka yang mempertimbangkan pengaturcaraan sistem, mempelajari Rust bukan sahaja pelaburan kalis masa hadapan—ia adalah pintu masuk kepada pembangunan perisian yang lebih selamat dan cekap.

---

Terima kasih kerana membaca! Kongsi pendapat anda tentang peranan Rust dalam pengaturcaraan sistem.

Atas ialah kandungan terperinci Rust in Systems Programming: Mengapa Devs Memilih Rust Over C dan C. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!