一文讀懂 Rust 編程語言

中級Dec 10, 2023
探索 Rust 的強大功能。Rust 是一種以其速度、安全性和高性能而聞名的現代計算機編程語言。
一文讀懂 Rust 編程語言

每個區塊鏈項目的背後都有一個經過精心編寫且功能齊全的程序。每個區塊鏈開髮人員都會根據自己的喜好或正在開髮的項目類型挑選一種編程語言。在本文中,我們將探討 Rust 語言——一種強調速度和安全性等關鍵特性的通用編程語言。

關於 Rust 語言

來源:Official website

Rust 是 Mozilla 於 2010 年開髮的一種計算機編程語言。它的開髮是爲了解決開髮人員在使用 C 和 C++ 構建高級編程應用程序時麵臨的無效內存訪問問題。使用 Rust,程序員可以設計併編寫計算機程序,以促進計算機軟件和硬件組件的順利集成。

Rust 的主要目的是提升安全性、處理速度、併髮性以及併行運行多個計算的能力。Rust 通常用於開髮需要可擴展性的高級應用程序,例如游戲引擎、操作繫統和瀏覽器等。

Rust 的歷史

2006 年,Mozilla Research 員工 Graydon Hoare 啟動的個人項目催生了 Rust。2019年,正在進行的名爲 Servo 的實驗性瀏覽器引擎開髮的一部分Mozilla項目決定贊助該Rust。2010年,該語言的第一個功能版本得以髮布,多年來經歷了多次更改才使之成爲目前通用的語言之一。

Rust 編程語言有何獨特之處

Rust 具備使其成功的某些功能。這些功能使用戶在爲區塊鏈項目編寫代碼時更容易應用這種語言。其中一些功能包括:

所有權繫統

Rust 使用嚴格的所有權繫統,確保輸入的每條數據都有一個所有者,併在數據不再有價值時自動釋放。此功能可消除常見的漏洞來源,例如空指針解引用。

借用和生命周期

該語言的借用檢查器對不可變和可變引用執行非常嚴格的規則,確保不會髮生常見的編程漏洞。另一方麵,生命周期概念有助於阻止懸空引用的髮生。它通過對引用的有效期限執行嚴格的規則來實現這一目標。

模式匹配

Rust 借助其強大的模式匹配機製,能簡化用於處理不衕數據結構和管理流程的簡潔且富有錶現力的代碼。該功能允許開髮人員編寫簡潔且富有錶現力的代碼,以處理不衕的情況,使代碼更具可讀性和可維護性。

特質和泛型

Rust 的特質繫統允許通過泛型編程和基於特徵的多態性來重用代碼。泛型可以靈活地編寫可處理不衕數據類型的代碼,從而提高代碼的可重用性和整體性能。

併髮性

Rust 的併髮模型基於所有權和特質。該模型保證了安全高效的併髮代碼,沒有數據競爭。這使得開髮人員能夠確定地編寫併髮代碼,避免併行編程帶來的常見陷阱。

Cargo包管理器

該語言的內置包管理器 Cargo 簡化了依賴管理、構建、測試和文檔生成。

Rust 生態繫統

Rust 超越了單純的語言規範和編譯器。它註重構建和維護高質量生産軟件的幾個方麵。此外,Rust 編程語言安裝程序 rustup 讓用戶能輕鬆安裝多個併髮工具鏈。

Rust 安裝配備了 Cargo,這是一個命令行工具,可以管理依賴項、運行測試、生成文檔等等。該生態繫統還利用一個名爲 crates.io 的社區網站來共享和髮現 Rust 庫。在此站點上髮布的任何庫都將在 docs.rs 上開髮和髮布其文檔。

Rust 有一個活躍、熱情的社區,有幾個供人們穫取幫助的地點,包括官方和非官方的地點,例如聊天用戶論罈Rust subreddit、Stack Overflow 問答以及聊天室。該生態繫統有一套由審核團隊強製執行的行爲準則,以確保該空間給人舒適且安全的感覺。

使用 Rust 構建的項目

Rust 註重程序的速度和安全性,是一種可靠的語言。該語言具有的特性確保使其贏了開髮人員的青睞,尤其是受那些在加密行業的開髮人員的青睞。因此,許多項目開髮人員在構建項目時應用了該語言,這些項目包括:

Polkadot

Polkadot 是一個區塊鏈平颱,可實現多個區塊鏈之間的互操作性。它利用了基於 Rust 的框架的 Substrate,以構建區塊鏈,爲更具可擴展性和可定製性的區塊鏈應用程序提供了空間。

Solana

Solana 是一個使用 Rust 構建其節點軟件的區塊鏈平颱。它利用歷史證明(PoH)共識機製,可實現高交易吞吐量和低延遲。

Elrond

Elrond 是另一個使用 Rust 開髮節點軟件的項目。它使用稱爲自適應狀態分片的獨特共識機製,可實現高交易吞吐量和低延遲,併保持高安全級別。

NEAR 協議

NEAR 協議是一個去中心化應用程序 (dApp),它應用 Rust 來構建其運行時和智能合約。它具有可擴展性、安全性且對開髮人員友好。該平颱專註於創建其他 dApp 以供大規模採用。

Rust 應用程序和用例

Rust 編程語言有很多用途,從游戲開髮到 Web 開髮。這些用例利用 Rust 的速度、簡單性和安全性來使程序安全且運行平穩。以下是用戶應用 Rust 編程語言的幾種方法:

Web開髮

Rust 因其性能和安全性而廣受歡迎,這就是爲什麽一些開髮人員使用它進行 Web 開髮的原因。Rust 語言旨在確保無漏洞,併且能夠實現更好的運行時間和更低的延遲。開髮人員使用該語言還因爲它不依賴垃圾收集器(一種影響性能時間的內存管理工具)。盡管它在 Web 開髮中併不是爲大家所所知的名字,但它正在慢慢變得像 JavaScript 和 Python 一樣通用。

網絡編程

Rust 具有內存安全和併髮特性,因而成爲網絡編程的理想選擇。Rust 爲網絡應用程序的開髮人員提供了最佳的速度和安全性。該語言配備了 Tokio 軟件庫,其中包含開髮人員可用來構建安全、高效和可擴展的網絡應用程序的一繫列工具。Rust 還可以用於異步網絡、HTTP 客戶端和服務器開髮以及網絡協議開髮。

數據科學後端

Rust 編程語言的另一個主要用途是構建數據科學的後端繫統。Rust 的安全性和性能速度使其非常適合創建安全、快速的數據分析工具。在數據科學中實施 Rust 的開髮人員將能夠實現性能關鍵型算法、構建數據處理管道併開髮基於 Web 的數據可視化工具,併取得良好的效果。

游戲開髮

C# 和 C++ 是目前最流行的游戲編程語言,但 Rust 憑借其快速的運行時間和高效率正在慢慢穫得更高人氣,使其非常適合通過 PistonAmethyst Engine 等游戲引擎構建游戲。Rust 可以通過多種方式用於游戲開髮,例如構建游戲引擎、實現游戲邏輯和跨平颱開髮等。

繫統編程

Rust具有絶佳的內存安全性,因而已成爲操作繫統開髮中的通用選擇,因此引起了許多開髮人員的興趣。該語言的曏後兼容性和快速運行時間極大地吸引了繫統程序員,他們正在利用它來對抗日益猖獗的網絡攻擊。

Rust 與 Solidity 的比較

Rust 和 Solidity 都是加密貨幣和 Web3 領域最流行的智能合約編程語言。兩者對於想要進入智能合約開髮的程序員都很有用。

Solidity 是一種麵曏對象的高級靜態類型編程語言,可在以太坊平颱上實現智能合約。該語言能夠檢測編譯過程中髮現的漏洞,因此非常可靠。它是由 Christian Reitwiessner 和以太坊區塊鏈上智能合約的以太坊開髮團隊創建的。

Rust 和 Solidity 有一些相似之處,但主要區別在於 Rust 不像 Solidity 那樣僅限於加密行業。它也在金融界很受歡迎。

Rust 和 Solidity 之間的相似之處

在比較這兩種流行的編程語言時,很明顯它們具有某些共衕特徵,但在不衕層麵上又有所不衕。其中一些相似之處包括:

  • 多鏈兼容性:Solidity 專爲以太坊構建;盡管如此,它還支持多種側鏈、第2層區塊鏈、模塊化區塊鏈和以太坊虛擬機(EVM)兼容的第1層智能合約平颱。
  • 圖靈完備性:圖靈完備語言是一種可以解決任何計算問題的語言,無論這些語言有多覆雜或睏難。這一特性使得兩種語言都適用於實現智能合約邏輯。

Rust 和 Solidity 之間的不衕之處

這兩種流行的編程語言具有相似的品質,但併不相衕;盡管如此,以下是這兩種語言的一些區別。

  • 語言級別:Solidity 是一種高級語言,這意味著它允許開髮人員以更簡單且人性化的方式構建程序。Solidity 對計算機細節進行了高度抽象,使得該語言更易於學習和使用。相反,Rust 則是一種低級語言,與 Solidity 截然相反。低級語言幾乎不提供計算機體繫結構的抽象,使其在結構上類似於處理器的指令。
  • 編程範式:編程範式是指用於解決計算問題的技術和風格。Solidity 的方法是麵曏對象的。這意味著它在編程環境中實現對象及其相關過程來構建軟件程序。相反,Rust 是多範式的,這意味著它利用不衕的範式來解決計算問題。它本質上可以支持麵曏對象、命令式、函數式等方法。

學習 Rust 編程語言的最佳資源

如果您想深入體驗 Rust,可以通過一些在線社區和論罈與其他 Rust 開髮人員溝通併曏他們學習。要開始學習 Rust 編程語言,這裡有一些有用的資源。

Rust 官方文檔

Rust 官方文檔提供了三種不衕的學習 Rust 語言的資源。列錶中的第一個是《Rust 編程語言》,也稱爲“the book”,它對 Rust 進行了全麵的概述,可引導新用戶通過幾個項目來幫助他們完全掌握這門語言。

第二個資源是 Rustlings 課程,它幫助用戶設置 Rust 工具鏈,併曏他們介紹在動手命令行環境中的 Rust 語法基礎知識。最後,對於更喜歡從代碼入手的用戶,該文檔提供了 Rust 案例。這是一繫列代錶性的具有不衕實踐練習的代碼示例,可幫助用戶穫得如何使用該語言的實踐經驗。

FreeCodeCamp

對於那些想要學習Rust語言的人來説,FreeCodeCamp 的 Rust 編程語言課程是一種很好的資源。通過使用 Replit,您將完全在您選擇的瀏覽器上使用交互式編程環境進行工作。 FrreCodeCamp 還在 YouTube 頻道上提供了該課程的視頻資源。

爲了進一步提高您的 Rust 技能,這一課程指將導用戶創建兩個項目:一個命令行計算器和一個組合兩個圖像像素的工具。

Educative 的名爲“從頭開始學習 Rust”的課程爲用戶提供了一種更實用的方法來掌握編程語言。它從基本的“Hello world”程序開始,慢慢介紹更高級的概念,如數組、字符串、曏量、枚舉、結構、特徵、泛型、函數和邏輯。隨後又深入到覆雜的主題,例如生命周期和內存管理等。

用戶在學習完基礎知識和高級內容後,就在 Rust 基礎知識方麵打下了堅實的基礎,併有條件解決更難的概念,這使他們對開髮 Rust 項目更有信心。

結語

不衕的開髮人員根據他們想要構建的項目或基於其偏好而會選擇使用不衕的語言。無論如何,Rust 已被證明是一種可靠的語言,併且會繼續在區塊鏈髮展運用。將來,我們將看到該語言以更多方式併被更多項目運用。

作者: Tamilore
譯者: Cedar
文章審校: Matheus、Piccolo、Ashley He
* 投資有風險,入市須謹慎。本文不作為Gate.io提供的投資理財建議或其他任何類型的建議。
* 在未提及Gate.io的情況下,複製、傳播或抄襲本文將違反《版權法》,Gate.io有權追究其法律責任。

一文讀懂 Rust 編程語言

中級Dec 10, 2023
探索 Rust 的強大功能。Rust 是一種以其速度、安全性和高性能而聞名的現代計算機編程語言。
一文讀懂 Rust 編程語言

每個區塊鏈項目的背後都有一個經過精心編寫且功能齊全的程序。每個區塊鏈開髮人員都會根據自己的喜好或正在開髮的項目類型挑選一種編程語言。在本文中,我們將探討 Rust 語言——一種強調速度和安全性等關鍵特性的通用編程語言。

關於 Rust 語言

來源:Official website

Rust 是 Mozilla 於 2010 年開髮的一種計算機編程語言。它的開髮是爲了解決開髮人員在使用 C 和 C++ 構建高級編程應用程序時麵臨的無效內存訪問問題。使用 Rust,程序員可以設計併編寫計算機程序,以促進計算機軟件和硬件組件的順利集成。

Rust 的主要目的是提升安全性、處理速度、併髮性以及併行運行多個計算的能力。Rust 通常用於開髮需要可擴展性的高級應用程序,例如游戲引擎、操作繫統和瀏覽器等。

Rust 的歷史

2006 年,Mozilla Research 員工 Graydon Hoare 啟動的個人項目催生了 Rust。2019年,正在進行的名爲 Servo 的實驗性瀏覽器引擎開髮的一部分Mozilla項目決定贊助該Rust。2010年,該語言的第一個功能版本得以髮布,多年來經歷了多次更改才使之成爲目前通用的語言之一。

Rust 編程語言有何獨特之處

Rust 具備使其成功的某些功能。這些功能使用戶在爲區塊鏈項目編寫代碼時更容易應用這種語言。其中一些功能包括:

所有權繫統

Rust 使用嚴格的所有權繫統,確保輸入的每條數據都有一個所有者,併在數據不再有價值時自動釋放。此功能可消除常見的漏洞來源,例如空指針解引用。

借用和生命周期

該語言的借用檢查器對不可變和可變引用執行非常嚴格的規則,確保不會髮生常見的編程漏洞。另一方麵,生命周期概念有助於阻止懸空引用的髮生。它通過對引用的有效期限執行嚴格的規則來實現這一目標。

模式匹配

Rust 借助其強大的模式匹配機製,能簡化用於處理不衕數據結構和管理流程的簡潔且富有錶現力的代碼。該功能允許開髮人員編寫簡潔且富有錶現力的代碼,以處理不衕的情況,使代碼更具可讀性和可維護性。

特質和泛型

Rust 的特質繫統允許通過泛型編程和基於特徵的多態性來重用代碼。泛型可以靈活地編寫可處理不衕數據類型的代碼,從而提高代碼的可重用性和整體性能。

併髮性

Rust 的併髮模型基於所有權和特質。該模型保證了安全高效的併髮代碼,沒有數據競爭。這使得開髮人員能夠確定地編寫併髮代碼,避免併行編程帶來的常見陷阱。

Cargo包管理器

該語言的內置包管理器 Cargo 簡化了依賴管理、構建、測試和文檔生成。

Rust 生態繫統

Rust 超越了單純的語言規範和編譯器。它註重構建和維護高質量生産軟件的幾個方麵。此外,Rust 編程語言安裝程序 rustup 讓用戶能輕鬆安裝多個併髮工具鏈。

Rust 安裝配備了 Cargo,這是一個命令行工具,可以管理依賴項、運行測試、生成文檔等等。該生態繫統還利用一個名爲 crates.io 的社區網站來共享和髮現 Rust 庫。在此站點上髮布的任何庫都將在 docs.rs 上開髮和髮布其文檔。

Rust 有一個活躍、熱情的社區,有幾個供人們穫取幫助的地點,包括官方和非官方的地點,例如聊天用戶論罈Rust subreddit、Stack Overflow 問答以及聊天室。該生態繫統有一套由審核團隊強製執行的行爲準則,以確保該空間給人舒適且安全的感覺。

使用 Rust 構建的項目

Rust 註重程序的速度和安全性,是一種可靠的語言。該語言具有的特性確保使其贏了開髮人員的青睞,尤其是受那些在加密行業的開髮人員的青睞。因此,許多項目開髮人員在構建項目時應用了該語言,這些項目包括:

Polkadot

Polkadot 是一個區塊鏈平颱,可實現多個區塊鏈之間的互操作性。它利用了基於 Rust 的框架的 Substrate,以構建區塊鏈,爲更具可擴展性和可定製性的區塊鏈應用程序提供了空間。

Solana

Solana 是一個使用 Rust 構建其節點軟件的區塊鏈平颱。它利用歷史證明(PoH)共識機製,可實現高交易吞吐量和低延遲。

Elrond

Elrond 是另一個使用 Rust 開髮節點軟件的項目。它使用稱爲自適應狀態分片的獨特共識機製,可實現高交易吞吐量和低延遲,併保持高安全級別。

NEAR 協議

NEAR 協議是一個去中心化應用程序 (dApp),它應用 Rust 來構建其運行時和智能合約。它具有可擴展性、安全性且對開髮人員友好。該平颱專註於創建其他 dApp 以供大規模採用。

Rust 應用程序和用例

Rust 編程語言有很多用途,從游戲開髮到 Web 開髮。這些用例利用 Rust 的速度、簡單性和安全性來使程序安全且運行平穩。以下是用戶應用 Rust 編程語言的幾種方法:

Web開髮

Rust 因其性能和安全性而廣受歡迎,這就是爲什麽一些開髮人員使用它進行 Web 開髮的原因。Rust 語言旨在確保無漏洞,併且能夠實現更好的運行時間和更低的延遲。開髮人員使用該語言還因爲它不依賴垃圾收集器(一種影響性能時間的內存管理工具)。盡管它在 Web 開髮中併不是爲大家所所知的名字,但它正在慢慢變得像 JavaScript 和 Python 一樣通用。

網絡編程

Rust 具有內存安全和併髮特性,因而成爲網絡編程的理想選擇。Rust 爲網絡應用程序的開髮人員提供了最佳的速度和安全性。該語言配備了 Tokio 軟件庫,其中包含開髮人員可用來構建安全、高效和可擴展的網絡應用程序的一繫列工具。Rust 還可以用於異步網絡、HTTP 客戶端和服務器開髮以及網絡協議開髮。

數據科學後端

Rust 編程語言的另一個主要用途是構建數據科學的後端繫統。Rust 的安全性和性能速度使其非常適合創建安全、快速的數據分析工具。在數據科學中實施 Rust 的開髮人員將能夠實現性能關鍵型算法、構建數據處理管道併開髮基於 Web 的數據可視化工具,併取得良好的效果。

游戲開髮

C# 和 C++ 是目前最流行的游戲編程語言,但 Rust 憑借其快速的運行時間和高效率正在慢慢穫得更高人氣,使其非常適合通過 PistonAmethyst Engine 等游戲引擎構建游戲。Rust 可以通過多種方式用於游戲開髮,例如構建游戲引擎、實現游戲邏輯和跨平颱開髮等。

繫統編程

Rust具有絶佳的內存安全性,因而已成爲操作繫統開髮中的通用選擇,因此引起了許多開髮人員的興趣。該語言的曏後兼容性和快速運行時間極大地吸引了繫統程序員,他們正在利用它來對抗日益猖獗的網絡攻擊。

Rust 與 Solidity 的比較

Rust 和 Solidity 都是加密貨幣和 Web3 領域最流行的智能合約編程語言。兩者對於想要進入智能合約開髮的程序員都很有用。

Solidity 是一種麵曏對象的高級靜態類型編程語言,可在以太坊平颱上實現智能合約。該語言能夠檢測編譯過程中髮現的漏洞,因此非常可靠。它是由 Christian Reitwiessner 和以太坊區塊鏈上智能合約的以太坊開髮團隊創建的。

Rust 和 Solidity 有一些相似之處,但主要區別在於 Rust 不像 Solidity 那樣僅限於加密行業。它也在金融界很受歡迎。

Rust 和 Solidity 之間的相似之處

在比較這兩種流行的編程語言時,很明顯它們具有某些共衕特徵,但在不衕層麵上又有所不衕。其中一些相似之處包括:

  • 多鏈兼容性:Solidity 專爲以太坊構建;盡管如此,它還支持多種側鏈、第2層區塊鏈、模塊化區塊鏈和以太坊虛擬機(EVM)兼容的第1層智能合約平颱。
  • 圖靈完備性:圖靈完備語言是一種可以解決任何計算問題的語言,無論這些語言有多覆雜或睏難。這一特性使得兩種語言都適用於實現智能合約邏輯。

Rust 和 Solidity 之間的不衕之處

這兩種流行的編程語言具有相似的品質,但併不相衕;盡管如此,以下是這兩種語言的一些區別。

  • 語言級別:Solidity 是一種高級語言,這意味著它允許開髮人員以更簡單且人性化的方式構建程序。Solidity 對計算機細節進行了高度抽象,使得該語言更易於學習和使用。相反,Rust 則是一種低級語言,與 Solidity 截然相反。低級語言幾乎不提供計算機體繫結構的抽象,使其在結構上類似於處理器的指令。
  • 編程範式:編程範式是指用於解決計算問題的技術和風格。Solidity 的方法是麵曏對象的。這意味著它在編程環境中實現對象及其相關過程來構建軟件程序。相反,Rust 是多範式的,這意味著它利用不衕的範式來解決計算問題。它本質上可以支持麵曏對象、命令式、函數式等方法。

學習 Rust 編程語言的最佳資源

如果您想深入體驗 Rust,可以通過一些在線社區和論罈與其他 Rust 開髮人員溝通併曏他們學習。要開始學習 Rust 編程語言,這裡有一些有用的資源。

Rust 官方文檔

Rust 官方文檔提供了三種不衕的學習 Rust 語言的資源。列錶中的第一個是《Rust 編程語言》,也稱爲“the book”,它對 Rust 進行了全麵的概述,可引導新用戶通過幾個項目來幫助他們完全掌握這門語言。

第二個資源是 Rustlings 課程,它幫助用戶設置 Rust 工具鏈,併曏他們介紹在動手命令行環境中的 Rust 語法基礎知識。最後,對於更喜歡從代碼入手的用戶,該文檔提供了 Rust 案例。這是一繫列代錶性的具有不衕實踐練習的代碼示例,可幫助用戶穫得如何使用該語言的實踐經驗。

FreeCodeCamp

對於那些想要學習Rust語言的人來説,FreeCodeCamp 的 Rust 編程語言課程是一種很好的資源。通過使用 Replit,您將完全在您選擇的瀏覽器上使用交互式編程環境進行工作。 FrreCodeCamp 還在 YouTube 頻道上提供了該課程的視頻資源。

爲了進一步提高您的 Rust 技能,這一課程指將導用戶創建兩個項目:一個命令行計算器和一個組合兩個圖像像素的工具。

Educative 的名爲“從頭開始學習 Rust”的課程爲用戶提供了一種更實用的方法來掌握編程語言。它從基本的“Hello world”程序開始,慢慢介紹更高級的概念,如數組、字符串、曏量、枚舉、結構、特徵、泛型、函數和邏輯。隨後又深入到覆雜的主題,例如生命周期和內存管理等。

用戶在學習完基礎知識和高級內容後,就在 Rust 基礎知識方麵打下了堅實的基礎,併有條件解決更難的概念,這使他們對開髮 Rust 項目更有信心。

結語

不衕的開髮人員根據他們想要構建的項目或基於其偏好而會選擇使用不衕的語言。無論如何,Rust 已被證明是一種可靠的語言,併且會繼續在區塊鏈髮展運用。將來,我們將看到該語言以更多方式併被更多項目運用。

作者: Tamilore
譯者: Cedar
文章審校: Matheus、Piccolo、Ashley He
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