Rust：Rust语言介绍

Rust语言介绍

相关资源

Rust官网：https://www.rust-lang.org/
Rust编译器的源码：https://github.com/rust-lang/rust
语言设计和相关讨论：https://github.com/rust-lang/rfcs
Rust标准库文档：https://doc.rust-lang.org/std/
Rust官方管理仓库：https://crates.io/ 浏览Rust社区热门开源库
Rust中文社区：https://rustlang-cn.org/
https://tokio-zh.github.io/
Rust语言中文社区：https://rust.cc/

Rust以及家谱

Rust历史

1、Rust 最早是 Mozilla 雇员 Graydon Hoare 的一个个人项目，从 2009 年开始，得到了 Mozilla 研究院的支助，2010 年项目对外公布。2010 ～2011 年间实现的自举。在 2015 年 5 月 15日发布了 1.0 版。在研发过程中，Rust 建立了一个强大活跃的社区，形成了一整套完善稳定的项目贡献机制，任何开发者都可以直接给这个项目提bug或者直接贡献源码【我之所以看好rust，是因为它的社区太友好了】
2、Rust深受多种语言的影响，是一种支持多模式编程(命令、函数以及面向对象)的类似C的语言

什么是Rust

• Rust语言是一门开源的系统编程语言，有3大特点：运行快，防止段错误，保证线程安全。

• 什么是系统级编程语言：
  系统级编程是相对于应用级编程而言的。一般来说，系统级编程语言意味着更底层的位置，更接近硬件层次，并为上层的应用软件提供支持。系统级语言一般具有以下特点：

• 可以在资源相对有限的环境下执行
• 运行时开销很小，非常高效
• 很小的运行库，甚至没有
• 可以允许直接的内存操作

目前应用最广泛的系统编程语言是C/C++。
Rust作为系统级编程语言，它的基本理念是 “零开销抽象”

• 运行快
  Rust是一种静态类型的编译性语言，类似C++。编译型语言，无须大规模的运行时(runtime)支持，也没有自动内存回收(GC)机制
• 防止段错误
  1、什么叫做段错误？
  一个进程在执行的时候，它所占用的内存的虚拟地址空间一般被分割成好几个区域，我们称为“段”，进程中的每个段通过硬件MMU映射到真正的物理空间；在这个映射过程中，我们还可以给不同的段设置不同的访问权限，比如代码段只读不写；进程在执行过程中，如果违反了这些权限，CPU就会直接尝试一个硬件异常；硬件异常会被操作系统内核处理，一般内存会向对应的进程发送一条信号；如果没有实现自己特殊的信号处理函数，默认这个进程会直接退出；如果操作系统打开了core dump功能，在进程退出时操作系统会把它当时的内存状态，寄存器状态以及各种相关信息保存到一个文件中，供用户以后调试使用
  2、什么会引起内存不安全？
  访问未定义内存会引起不可知错误
  • 空指针：
    解引用空指针是不安全的，会引起段错误。这块地址空间一般是受保护的。
  • 野指针 ：
    野指针就是未初始化的指针，指针可能会指向受保护的区域
  • 悬浮指针：
    悬浮指针是指内存空间在被释放了之后继续使用，和野指针一样，会读写不属于这个指针的内存
  • 非法释放
    同一个指针释放两次
  • 缓冲区溢出
    指针访问越界，会读取或者修改临近内存空间的值
  • 执行非法指针
    如果一个函数指针不是准确的指向一个函数地址，那么调用这个函数指针会导致一段随机数据被当中指令来执行，非常危险
  • 使用未初始化内存
  • 数据竞争
    并发时针对同一块内存同时读写，没有同步

2、类似空指针、野指针等绝不会在Rust中产生，因为Rust禁用所有裸指针，而且取消了空值，通过引用和接用这一方式替代。
3、Rust不需要手动管理内存：
在Rust之前其他编程语言管理内存的方式有两种

• 比如Jave和Python的方式无非是使用垃圾回收算法(GC)，垃圾回收算法一定会有运行时和垃圾回收时的停顿，不适合系统编程。
• C++手工管理内存，手工管理内存可能会出现内存泄漏和悬停指针之类的问题。
  Rust通过生命周期和所有权特性，就可以实现内存的自动回收，

4、Rust一举解决了并发条件下的数据竞争（Data Race）问题怎么解决的？？？。它从编译阶段就将数据竞争解决在了萌芽状态，保障了线程安全。所有跟线程安全相关的特性，都不是在编译器中写死的。用户可以用库的形式实现各种高效且安全的并发编程模型，进而充分利用多核时代的硬件性能。
2、Rust语言是内存安全且与操作系统无关的，这意味着它可以在任何计算机上运行。

Rust是如何发布地

Rust的版本号

Rust编译器的版本号采用了“语义化版本号”（Semantic Versioning）规划。在这个规则之下，版本格式为：主版本号.次版本号.修订号。版本号递增规则如下。

• 主版本号：不兼容的API
• 次版本号：向下兼容的功能性
• 修订号：向下兼容的问题

Rust的第一个正式版本号是1.0，是2015年5月发布的。从那以后，只要版本没有出现大规模的不兼容的升级，大版本号就一直维持在“1”，而次版本号会逐步升级。Rust一般以6个星期更新一个正式版本的速度进行迭代。

Rust的发布策略

为了兼顾更新速度以及稳定性，Rust使用了多渠道发布的策略：

• nightly版本
• beta版本
• stable版本

nightly版本是每天在主版本上自动创建出来的版本，功能最多，更新最快，但是某些功能存在问题的可能性也更大。因为新功能会首先在这个版本上开启，供用户试用。
beta版本是每隔一段时间，将一些在nightly版本中验证过的功能开放给用户使用。是stable版本的“预发布”版本
stable版本则是正式版，它每隔6个星期发布一个新版本，也是
最稳定、最可靠的版本，保证向前兼容。

Rust的发布步骤

1、Rust语言每个相对复杂一点的新功能，都要经历如下步骤才算真正稳定可用：RFC→Nightly→Beta→stable。
2、Rust语言相对重大的设计，必须经过RFC（Request For Comments）设计步骤。这个步骤主要是用于讨论如何“设计”语言。这个项目存在于https://github.com/rust-lang/rfcs。所有大功能必须先写好设计文档，讲清楚设计的目标、实现方式、优缺点等，让整个社区参与讨论，然后由“核心组”（Core Team）的成员决定是否接受这个设计。
3、在2017年下半年，Rust设计组提出了一个基于epoch的演进策略edition，让Rust的兼容性保证是一个有时限的长度，而不是永久。

• 举个例子：假设要添加一个功能，比如增加一个关键字。这件事情肯定是不兼容的改变，因为用户写的代码中很可能包含用这个关键字命名的变量、函数、类型等，直接把这个单词改成关键字会直接导致这些遗留代码出现编译错误。那怎么办呢？首先会在下一个edition中做出警告，提示用户这个单词已经不适合作为变量名了，请用户修改。但是这个阶段代码依然能编译通过。然后到再下一个edition的时候，这个警告就会变成真正的编译错误，此时这个关键字就可以真正启用了。先编译警告，再编译错误，这个过程可能会持续好几年，所以Rust的稳定性还是基本上有保证的。
• 目前已经发布了2015 edition和2018 edition。

参考：
《Rust 程序设计语言 简体中文版》https://kaisery.github.io/trpl-zh-cn/ch03-01-variables-and-mutability.html
《rustprimer》 https://rustcc.gitbooks.io/rustprimer/content/1st-glance/
《深入浅出Rust》