【Rust自学】简介

1.0.1 前言

这个项目（包括代码和注释）是在我自学 Rust 的过程中记录的。可能有不准确或表述不清的地方，还请大家谅解。如果您从中受益，那就更好了。

1.0.2 为什么使用 Rust

• Rust 可靠且高效。

• Rust 可以取代 C 和 C ，性能相似但安全性更高，并且不需要像 C 和 C 那样频繁重新编译来检查错误。主要优点包括：

  • 内存安全（防止空指针取消引用、悬空指针和数据争用）。
  • 线程安全（确保多线程代码在执行前是安全的）。
  • 避免未定义的行为（例如，数组越界、未初始化的变量或访问已释放的内存）。

• Rust 提供现代语言功能（例如泛型、特征、模式匹配）。

• Rust 提供了现代工具链。 Rust 的 Cargo 与 Python 的 pip 有着相似的原理。与 C/C 繁琐的依赖配置不同，Cargo 提供了类似于 Python 的用户友好的依赖管理体验，同时保持了 C/C 级别的性能。

1.0.3 适用场景

• 当需要性能时：Rust 可以像 C 一样精确地控制内存（使用不安全），同时还提供现代便利（例如，所有权系统和模式匹配）。另一方面，Python 优先考虑开发人员效率，但却牺牲了性能。

• 当内存安全至关重要时：Rust 在编译时的静态检查保证了强大的内存安全性，非常适合需要防错的场景，例如操作系统、嵌入式系统、网络服务器.

• 当需要高效使用多核处理器时：Rust 原生支持高效并发和多核编程，且不牺牲安全性，这使得它在需要高吞吐量和并发任务的场景中特别有优势（例如，网络服务器、分布式系统、实时计算）。

Rust 在以下领域表现出色：

• 网络服务
• WebAssembly（Rust 和 C/C 在性能方面明显优于 C# 和 Java）
• 命令行工具
• 网络编程
• 嵌入式设备
• 系统编程

1.0.4 与其他语言的比较

Category	Language	Features
Machine Code	Binary	Closest to hardware, executed directly by CPU.
Assembly	Assembly	Uses mnemonics to replace machine code, e.g., MOV AX, BX.
Low-level	C, C	Close to hardware, provides limited abstraction.
Mid-level	Rust, Go	Performance similar to low-level languages with higher abstraction.
High-level	Python, Java	Higher-level abstraction, easier to read and use.

高级语言和低级语言并不是严格对立的，而是连续存在的：

• 低级语言可以更好地控制硬件，但需要更复杂的编码和更低的开发效率。

• 更高级别的语言提供了更好的抽象和自动化，但可能会引入运行时开销并失去细粒度的硬件控制。

Rust 的优点：

• 高性能
• 强大的安全保障
• 对并发的出色支持

Rust 作为中级语言的地位具有以下优势：

• C/C ：性能优秀，但安全性欠缺； Rust 以可比的性能确保安全。

• Java/C#：确保内存安全（使用垃圾回收）并提供众多功能，但性能较弱； Rust 以卓越的性能实现了类似的安全级别。

1.0.5 Rust 的历史

Rust 最初是 Mozilla 的一个研究项目，Firefox 浏览器是一个著名的应用示例。

Mozilla 使用 Rust 开发了 Servo 实验性浏览器引擎（于 2012 年启动，第一个预览版于 2016 年发布）。 Servo 的架构是完全并行的。不幸的是，2020 年 8 月，Mozilla 解雇了大部分 Servo 开发团队。从2020年11月17日起，Servo被转移到Linux基金会。 Servo 的部分功能已经集成到 Firefox 中。

Quantum 版本的 Firefox 集成了 Servo 的 CSS 渲染引擎。 Rust 为 Firefox 带来了显着的性能提升。

1.0.6 Rust 用户和案例研究

• Google：Fuschia 操作系统，Rust 占代码库的 30%。

• Amazon：基于 Linux 的操作系统，设计用于直接在裸机或虚拟机上运行容器。

• System76：完全使用 Rust 开发了下一代安全操作系统 Redox。

• 斯坦福大学和密歇根大学：用于 Google 加密产品的嵌入式实时操作系统。

• Microsoft：使用 Rust 重写了 Windows 中的某些低级组件。

• 微软：WinRT/Rust 项目。

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