1、什么是Rust？

Rust是一種以效率、性能和內(nèi)存安全著稱的通用型編程語言。它引入了一種新的編程方式，使開發(fā)者仍然能夠使用面向?qū)ο笠约昂瘮?shù)式編程。

使用Rust進(jìn)行編碼需要一種不同往常的思維方式，這部分主要圍繞著語言規(guī)則中的所有權(quán)和借用展開。

雖然這種思維方式能夠讓開發(fā)者更容易編寫出安全高效的代碼，但與C和C++等語言相比，特別是對于新手來說，充滿挑戰(zhàn)性。

Rust消除了C和C++跨平臺(tái)的限制，允許將代碼編譯為目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行的可執(zhí)行文件。這意味著可以在不做重大修改的情況下將代碼編譯為多系統(tǒng)版本。

讓我們看一個(gè)Rust版的Hello world：

fn main() {
    let text: &str = "World";
    println!("Hello, {}!", text);
}

類似于其他編譯型編程語言，在Rust中，每個(gè)可執(zhí)行程序同樣也都從main函數(shù)開始。如果運(yùn)行上述示例，將在你的終端上輸出“Hello, World!”。

Rust優(yōu)勢與短板

在Rust中，一些特性對開發(fā)者是有益的，而另一些則讓開發(fā)變得更具挑戰(zhàn)性。在這一章節(jié)，我們將分別介紹一下Rust的優(yōu)勢與劣勢。

Rust的一些優(yōu)勢包括以下幾點(diǎn)：

• 并發(fā)和并行：Rust內(nèi)置對并行編程的支持，以及安全高效的多線程特性
• 性能：由于Rust代碼不需要運(yùn)行時(shí)，同時(shí)它不需要額外的垃圾回收器功耗，從而可以使用更少的資源并提高性能，
• 內(nèi)存安全且無垃圾回收：由于所有權(quán)和借用等規(guī)則，Rust在沒有垃圾回收器的情況下管理內(nèi)存，從而實(shí)現(xiàn)更高效和可預(yù)測的性能
• 跨平臺(tái)兼容性：Rust支持跨平臺(tái)開發(fā)，意味著可以在多個(gè)系統(tǒng)上編譯代碼而不需要太多的修改代碼
• 強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)：Rust擁有強(qiáng)大的工具和庫生態(tài)系統(tǒng)。它的包管理器Cargo顯著簡化了依賴管理和與外部庫集成的難度

Rust的一些劣勢包括以下幾點(diǎn)：

• 學(xué)習(xí)曲線：Rust的語法對新開發(fā)者可能有些棘手。其語法融合了函數(shù)式和系統(tǒng)編程，受所有權(quán)和借用規(guī)則的影響很大。此外，新開發(fā)者還必須學(xué)習(xí)所有權(quán)系統(tǒng)、生命周期和借用規(guī)則等概念，需要付出一定的努力 ，下圖是流傳甚廣的一張學(xué)習(xí)曲線圖(來源于極客邦)

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• 編譯耗時(shí)：Rust的安全需求導(dǎo)致較長的編譯時(shí)間。Rust會(huì)徹底檢查你的代碼以防止運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的問題，這意味著它的編譯時(shí)間會(huì)比大多數(shù)語言更長
• 有限的資源：盡管Cargo是一個(gè)有用的包管理器，提供了許多可用的工具和庫，但從整體來看，Rust的生態(tài)系統(tǒng)相較大多數(shù)語言來說都不夠成熟。在一些專業(yè)領(lǐng)域，Rust的資源可能較少，迫使開發(fā)者更多地從零開始編寫代碼
• 繁瑣的開發(fā)過程：由于強(qiáng)調(diào)安全和準(zhǔn)確性，使用嚴(yán)格的規(guī)則和明確性，開發(fā)者通常在Rust中需要編寫更多的代碼，雖然可能會(huì)有高質(zhì)量的輸出，但往往會(huì)使開發(fā)過程變得更長，對小項(xiàng)目影響顯著
• 互操作性：將Rust代碼整合到其他語言編寫的代碼中可能有些困難。

雖然Rust有其劣勢，但它仍然是開發(fā)者的熱門選擇。在2023年Stack Overflow開發(fā)者調(diào)查中，Rust榮獲最受喜愛的語言的桂冠，超過80%的受訪者表示明年仍然想要使用它。

Rust常見使用場景

既然你已經(jīng)了解了Rust的功能，讓我們看看它已經(jīng)在哪些場景落地了。

• 在系統(tǒng)編程中，Rust對于構(gòu)建操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和嵌入式系統(tǒng)等場景非常有用。
• 前后端Web開發(fā)者也使用Rust，與像Rocket或Actix這樣的流行框架一起進(jìn)行后端開發(fā)，以及使用WebAssembly或Tauri進(jìn)行前端開發(fā)。

Rust還被用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、代理、負(fù)載均衡器、VPN軟件等。

一些Rust的更專業(yè)用例包括：

• 游戲開發(fā)，使用像Amethyst和Bevy這樣的游戲引擎
• 在區(qū)塊鏈和加密貨幣領(lǐng)域，用于開發(fā)智能合約和項(xiàng)目中的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，如Solana 在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）中，用于編程微控制器和傳感器等設(shè)備

2、什么是Zig？

雖然Zig更類似于傳統(tǒng)的編程語言，如C和C++，但它像Rust一樣注重內(nèi)存安全和效率。然而，與Rust不同的是，Zig與現(xiàn)有的C和C++代碼整合良好，無需像FFI這樣的外部機(jī)制來簡化互操作性。

與Rust、C和C++一樣，Zig不使用垃圾收集器。為了實(shí)現(xiàn)類似Rust的內(nèi)存安全性，Zig提供了促進(jìn)內(nèi)存安全的機(jī)制，例如：

• 嚴(yán)格的編譯時(shí)檢查
• 用于處理潛在空值的可選類型
• 帶有Error類型的明確錯(cuò)誤處理
• 內(nèi)置分配器的增強(qiáng)內(nèi)存分配

這些機(jī)制不會(huì)像Rust中那樣嚴(yán)重影響編碼習(xí)慣。讓我們看一個(gè)Zig中的Hello world例子：

const std = @import("std");


pub fn main() void {
  std.debug.print("Hello, world", .{});
}

對開發(fā)者來說，許多編程語言背后都有一種理念和設(shè)計(jì)哲學(xué)。例如，Rust注重內(nèi)存安全性、效率、無垃圾收集和性能。那么Zig呢？它的哲學(xué)包括：

• 與C和C++代碼輕松整合
• 生成不依賴系統(tǒng)依賴項(xiàng)的獨(dú)立二進(jìn)制文件
• 輕松的跨平臺(tái)開發(fā)
• 快速的編譯時(shí)間

接下來，我們將看一看Zig的優(yōu)勢和劣勢，之后再看它的用例。

Zig優(yōu)勢與短板

與我們在Rust中所做的一樣，讓我們從優(yōu)勢開始，然后再看劣勢。

Zig為開發(fā)者提供的一些優(yōu)勢包括：

• 控制和低級能力：Zig非常適合系統(tǒng)編程和需要直接管理系統(tǒng)資源的情場景
• 安全功能：內(nèi)置分配器等功能使開發(fā)者能夠輕松防止錯(cuò)誤，提高代碼可靠性，并減少錯(cuò)誤和漏洞
• 性能優(yōu)化：Zig是一個(gè)為高效執(zhí)行和性能調(diào)優(yōu)而優(yōu)化代碼的工具。它提供手動(dòng)內(nèi)存管理、編譯時(shí)檢查以及直接訪問CPU指令的功能，以實(shí)現(xiàn)更高性能的應(yīng)用程序
• 簡單和可讀性：Zig具有與C類似的簡單語法和語言設(shè)計(jì)。這使得閱讀、編寫和維護(hù)代碼變得簡單
• 最小的外部依賴：Zig最小化了構(gòu)建和運(yùn)行程序所需的外部依賴，簡化了開發(fā)，增強(qiáng)了可移植性，并減輕了跨平臺(tái)依賴管理的負(fù)擔(dān)
• 元編程能力：Zig的編譯時(shí)元編程通過減少樣板代碼的需求和啟用代碼優(yōu)化來提高代碼的靈活性和生產(chǎn)力

Zig的一些劣勢包括：

• 有限的生態(tài)系統(tǒng)：因?yàn)樗蕴幱谠缙陔A段，Zig語言的生態(tài)系統(tǒng)比成熟語言更小
• 學(xué)習(xí)曲線：對于不熟悉低級編程概念的開發(fā)者來說，理解Zig可能需要一些時(shí)間 （相較Rust來說，所需的時(shí)間很短）
• 成熟度和工具：Zig是一種新語言，還有改進(jìn)的空間。但請注意，仍然有一個(gè)強(qiáng)大而活躍的社區(qū)支持它
• 互操作性挑戰(zhàn)：Zig提供了用于兼容性的C接口，但與其他語言集成可能需要額外的工作，比如管理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和語言之間的通信
• 文檔可用性：Zig是一種相對較新的語言，因此文檔有限，社區(qū)正在努力提高文檔的可用性

Zig常見使用場景

讓我們深入一些Zig的實(shí)際用例，看看它在實(shí)際場景中是如何落地的！

開發(fā)者可以在系統(tǒng)編程中使用Zig來構(gòu)建操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和嵌入式系統(tǒng)。其還在命令行工具中也有很多應(yīng)用場景，可用于創(chuàng)建高效和快速的命令行界面，構(gòu)建系統(tǒng)腳本，或優(yōu)化現(xiàn)有工具的性能。

在編譯器和語言開發(fā)中，Zig以其元編程能力和對簡易性的追求而聞名。比較著名的開源項(xiàng)目是Bun，其是一個(gè)使用Zig開發(fā)的JavaScript運(yùn)行時(shí)。

與Rust一樣，Zig也有一些更為專業(yè)的使用場景：

• 游戲開發(fā)，因支持高性能游戲引擎、能夠?qū)崟r(shí)模擬
• 在嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)中，用于編程微控制器、傳感器和其他資源受限設(shè)備
• 在密碼應(yīng)用中，用于實(shí)現(xiàn)加密算法、數(shù)字簽名、安全通信協(xié)議和其他安全敏感組件

3、Rust vs. Zig

前面我們已經(jīng)分別看過Rust和Zig，現(xiàn)在是時(shí)候?qū)⑺鼈兎旁谝黄疬M(jìn)行比較了。比較不同的編程語言總是很有趣，特別是當(dāng)它們有著相似的目標(biāo)時(shí)。

讓我們從它們的共同之處開始：

• 內(nèi)存安全性：Rust和Zig都優(yōu)先考慮內(nèi)存安全性，并通過嚴(yán)格的編譯器檢查、靜態(tài)類型和適用于每種語言的特殊規(guī)則來防止常見的編程錯(cuò)誤。
• 低級控制：兩者都提供對系統(tǒng)資源更多的控制，使它們非常適合低級任務(wù)和系統(tǒng)編程。
• 性能優(yōu)化：這兩種編程語言都以高度優(yōu)化的代碼而聞名，具有手動(dòng)內(nèi)存管理、直接CPU訪問和編譯時(shí)評估的特性。
• 社區(qū)和可用性：Rust和Zig都是開源項(xiàng)目，擁有積極的社區(qū)、文檔和工具支持。
• 無未定義行為：這兩種編程語言都有嚴(yán)格的編譯器檢查和其他功能，可以防止未定義的行為。通過在編譯時(shí)捕獲問題，提高了程序的穩(wěn)定性和安全性。

與此同時(shí)，您可以使用下面的比較了解Rust和Zig之間的差異：

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除了它們的相似之處和差異之外，我們還可以通過性能、流行度以及它們的程序員薪酬來比較Rust和Zig。讓我們更仔細(xì)地看一看。

Rust vs. Zig: 性能

客觀來看，在Rust和Zig之間，并沒有絕對性能更好的語言。Rust在特定應(yīng)用中可能會(huì)勝過Zig，而Zig在其他方面可能會(huì)超越Rust。

讓我們通過從編程語言和編譯器基準(zhǔn)測試中進(jìn)行比較，仔細(xì)研究每種語言的性能：

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這個(gè)基準(zhǔn)測試項(xiàng)目包含用多種編程語言編寫，并同時(shí)運(yùn)行的程序。以表格形式呈現(xiàn)它們的運(yùn)行結(jié)果，可以看到每種編程語言在任務(wù)中的表現(xiàn)到底如何。

在上面的圖片中，我們使用Rust和Zig編寫的mandelbrot和nbody程序，從性能由好到差進(jìn)行排列。

你會(huì)注意到在某些情況下，Zig的性能優(yōu)于Rust，而在其他情況下，Rust的性能優(yōu)于Zig。兩者都是高性能的語言，因此在項(xiàng)目中選擇任一選項(xiàng)都應(yīng)該能夠滿足你的需求。

Rust vs. Zig：流行度

在選擇要學(xué)習(xí)的編程語言時(shí)，流行度可能是一個(gè)重要因素。選擇一種流行的語言不僅增加了你找到資源和支持的機(jī)會(huì)，還意味著你更有可能找到合作的開發(fā)者。

StackOverflow最新的開發(fā)者調(diào)查提供了一些有趣的觀察視角。正如前面提到的，Rust是今年最受欽佩的語言，有84.66％的受訪者表示他們明年想再次使用它，而Zig只有71.33％。

Rust在受歡迎語言列表中排名第14位，而Zig在總共列出的51種語言中排名第41位。

可能是因?yàn)樗蕴幱谠缙陔A段，因此Zig在這兩種情況下才獲得較低的流行度。無論如何，考慮你選擇工作的語言的流行度是至關(guān)重要的。

Rust vs. Zig：薪酬

StackOverflow的開發(fā)者調(diào)查還包含了受訪者報(bào)告的最高薪酬的信息。如果你對進(jìn)入軟件開發(fā)市場感興趣，這張圖表可能對你很有幫助。

有趣的是，盡管Zig是一個(gè)新的選擇，但實(shí)際上是今年最高薪酬的語言，而Rust在列表中排名第14位。如果你出于專業(yè)原因想要學(xué)習(xí)Rust或Zig，這些信息可能會(huì)有所幫助：

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盡管這張圖表非常有幫助，但它只提供了局部的一些信息。當(dāng)確定一個(gè)開發(fā)者的薪酬時(shí)，還有其他因素需要考慮，比如他們的經(jīng)驗(yàn)水平和他們所在公司。

關(guān)于Rust和Zig，很難說哪一個(gè)是明顯的贏家。每種語言都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在深入使用任何一種語言之前，進(jìn)行研究是至關(guān)重要的。這就是為什么我希望這篇文章能幫助你找到正確的選擇。

參考文獻(xiàn)：

1.https://blog.logrocket.com/comparing-rust-vs-zig-performance-safety-more/

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