我用 Rust 重写了博客,谈谈我眼中的 Rust. 内容略长.

2017-09-27 19:49:47 +08:00
 samray

前言

我已经学习 Rust 有挺长的一段时间了,一直想用 Rust 来写点东西,但是缺乏好的想法; 有些想法自我感觉良好,但是又没有能力实现 (比如,写一个操作系统?), 所以最后我决 定还是拿我的博客来做实验品吧。我原来的博客 是 基于 Github Page 和 Org mode 实现的静态博客,略显简单。所以我就觉得用 Rust 来写 个新的博客。

我眼中的 Rust

前后花了一个月的空余时间来写这个博客,写完这个博客之后,我觉得我应该算是有点 Rust 的编程经验了 ;-). 在学习 Rust 和使用 Rust 的时候,我总是将 Rust 和我平时使 用的语言进行对比。一段时间下来,我对使用 Rust 的感悟越来越多,所以我谈谈我眼中的 Rust

优点

内存安全

谈及 Rust, 首先想到的一定是内存安全,正如官网对 Rust 的定义:

Rust is a systems programming language that runs blazingly fast, prevents segfaults, and guarantees thread safety.

这个也是 Rust 对比其他的语言最大的亮点之一. 众所周知,在 Rust 之前的其他编程语言 管理内存的方式无非是以使用垃圾回收算法管理内存(代表就是 Java 和 Python), 或者是 C/C++ 手工管理内存。手工管理内存非常容易出现问题,即使是非常有经验的工程师也不能 写出完全没内存问题的代码,毕竟人总是免不了出错。但是使用垃圾回收算法就一定会有运 行时和垃圾回收时的停顿,这就不适合系统编程了。而 Rust 通过新加入的 生命周期 (lifetime)和所有权 (Ownership) 特性,就可以实现内存的自动回收,并且无需运行时, 可以大大地避免出现类似内存泄漏或者时悬停指针之类的问题

编译器

据说,在 Rust 的编译器设计理念里,编译器可以检查的,就无需程序员操心。并且因为 Rust 所倡导的安全的概念,所以它的编译器会做尽可能多的检查,争取在编译期就发现问 题。此外 Rust 的编译信息还非常友好和详细

error[E0308]: mismatched types
  --> src/main.rs:72:32
   |
11 |     let url = match Url::parse(matches.value_of("URL")) {
   |                                ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ expected &str, found enum `std::option::Option`
   |
   = note: expected type `&str`
              found type `std::option::Option<&str>`
   = help: here are some functions which might fulfill your needs:
           - .unwrap()
           - .unwrap_or_default()

error: aborting due to previous error

error: Could not compile `blog`.

To learn more, run the command again with --verbose.


Rust 编译器就像导师一样耳提面命,为你指出代码中的问题(但是有时候,我觉得 Rust 的编译器也像导 师一样,太啰嗦了 !-_-)

表达能力强

Rust 不同于衍生自 C 的 Java, Go, Python 等语言,Rust 更多地吸取了 Ocaml, Haskell, Scheme 等函数式语言的特性。对于习惯了 C 系语言的同学而言,Rust 算是打开 了一个新的大门。

match

Rust 具有非常强大的表达能力,比如说 match, 这个类似 C 里面的 switch,但是强大得多. 首先看一下类似 switch 的功能:

enum Coin {
    Penny,
    Nickel,
    Dime,
    Quarter,
}

fn value_in_cents(coin: Coin) -> u32 {
    match coin {
        Coin::Penny => 1,
        Coin::Nickel => 5,
        Coin::Dime => 10,
        Coin::Quarter => 25,
    }
}

这个是 The Rust Programming Book 的例子,作用是列举所有的枚举值,但是似乎也没有比 switch 神奇到哪里去。但是 match像其他的函数式语言那样,可以提供模式匹配的能力,为复杂的类型系统提供一个简单轻松的解构能力。例如对 struct 进行解构:

struct Point {
    x: i64,
    y: i64,
}
let point = Point { x: 0, y: 0 };
match point {
    Point { x, y } => println!("({},{})", x, y),
}

这样,对 使用 match 就可以得到 Point的内部值

macro

Rust 也有 宏系统 (macro), 不是类似 C 的那种简单文本替换的宏,而是类似 Lisp 系语 言的宏,使用过 Lisp 方言的同学自然会明白宏的强大,《黑客与画家》的作者 Paul Gram 也是宏的忠实粉丝。比如我使用宏来创建一个函数:

macro_rules! create_function {
    // This macro takes an argument of designator `ident` and
    // creates a function named `$func_name`.
    // The `ident` designator is used for variable/function names.
    ($func_name:ident) => (
        fn $func_name() {
            // The `stringify!` macro converts an `ident` into a string.
            println!("You called {:?}()",
                     stringify!($func_name))
        }
    )
}

// Create functions named `foo` and `bar` with the above macro.
create_function!(foo);
create_function!(bar);

使用上面的定义的宏,我就创建了一个 foo()bar() 函数,然后就可以直接调用:

fn main() {
    foo();
    bar();
}

Rust 的宏系统极具表现力 完整例子参见 rust by example

工具链

不得不说,Rust 的工具链真的让程序员非常舒心

Cargo

Cargo 是 Rust 的构造系统和包管理器,开发者可以用 Cargo 下 载相应的依赖和构造代码。Cargo 非常容易上手,但是功能确是非常强大,Cargo 还可以帮 开发者设置相应的单元测试和基准测试,所以使用 Cargo 进行单元测试和基准测试是非常 省心。Cargo 是多合一的一站式工具,也是同类工具中,我使用过的最强大的

Rustup

rustup 是 Rust 的一个安装器,使用 rustup 来更新 Rust 的编译器,它跟 Python 的 virtualenv 有点像,可以维护不同版本的 Rust 编译器,例如 stable, nightly,beta 等

rust-clippy

rust-clippy 是 Rust 的一个静 态代码分析工具,虽说 Rust 的编译器在分析 Rust 代码上已经做了非常多的工作了,但是 rust-clippy 可以帮你更进一步,编写出更好的代码。总会有一些代码可以进行简化以提高 代码的可读性,或者是更符合最佳实践,而 rust-clippy 就是会给你相应的提示,以协助 你编写出更好的代码。

性能强劲

Rust 强劲的性能也是它非常大的亮点之一,记得我学习 Rust 的其中一个原因就是它的性 能,因为我熟悉的 Python 虽然优点非常多,但是性能一直被人垢病. 而 Rust 其中的一个 设计理念就是实现高并发,充分利用好现代电脑的多核特性. Rust 的目标是性能方面超越 C 语言,可能这个目标在很多人看来都很可笑. 但是很多基准测试都表明 Rust 的性能和 C 已经相差不大,考虑到 Rust 本身就是为了现代多核电脑设计的编程语言,而 C 还是上世 纪 70 年代的产物,即使是天才般的发明,现在也不免追不上莫尔定律的脚步,况且 Rust 还是处在婴儿期,而 C 已经非常成熟,例如 GCC 这样的编译器也对 C 语言做了非常多的 优化,C 语言性能方面的增长已经很有限了。所以如果 Rust 真的能利用好多核的性能,未 来真的可期

友好的社区

这个应该不算是 Rust 的一个优点,但是 Rust 社区让我在编写 Rust 过程深深受益。我编 写的博客使用的 Web 框架是 Rocket, 数据库层的 ORM 是 Diesel, 因为框架和编程语言都非常新,虽说他们的文档都非常完 整,但是难免会有覆盖不到的地方,所以总会有一些遇到的问题我不知道怎么解决。所以我 经常向社区求助,在 Reddit 上发贴,或者是在 Gitter 上找人求助,又或者是在 Github 上面求助,在社区的朋友的帮助下,我最后都能解决问题。社区的朋友都非常友好和乐于帮 忙,即使我问的问题很菜鸟,但是他们都一一耐心做答。Rust 社区给我的感觉和 Emacs 社 区给我的感觉很相似,社区人数少,但是素质非常高,非常友好。

不足

现在我来说说 Rust 的不足或者说是劣势

陡峭的学习曲綫

前面提到 Rust 为了实现内存无运行时的自动管理,引入了独创的生命周期 (lifetime)和 所有权 (ownership), 对于学习 Rust 的同学来说,这是必须跨过去的坎,接着还有类似引 用 (Reference),租借 (Borrow) 这些特性,真的令人望而生畏。而 Rust 的很多新的特性 都是没办法从已有的编程语言那里找到类似的特性的,所以必须以 Rust 的思维去学习 Rust, 而不能抱着 Java 或者 C++ 的思维的学,因为这样一定会撞得头破血流,久攻 不下,就很容易放弃

还是编译器

没错,Rust 的不足,编译器也有一份子。前面提到 Rust 是会尽可能地检查你的代码,把 BUG 扼杀在编译期,所以就会导致两个问题. 问题一: 很多东西编译器都要管,所以你的代 码就必须写得符合编译器的要求,不然编译器就不会让你通过,所以每次编译都想撞墙,怎 么这个编译不通过,那个编译也不通过;如果你的代码编译通过了,它运行就比较少会出现 问题;问题二:因为要做尽量多的检查,所以导致编译的时间非常长,经常是改动了一小点 代码,重新编译就要 10s 以上, 而我的机器都已经是 E5 的 CPU 加 32G 的内存了。

尚不成熟的生态环境

虽说 Rust 现在发展迅速,但是 Rust 的生态还没有起来,很多优质的类库还是欠缺,很多 现有的类库还不成熟,例如我现在使用的 Rocket 框架还只是 0.3, Diesel 还只是 0.16.0 ,很多我需要的功能都没有,比如 Diesel 这个 ORM 还没无法进行 Rust 的 enum 和 Postgres 的 enum 的映射,一些复杂的查询还不支持,只能使用 sql 进行操作。其他类库的版本如图:

缺乏 IDE

现在 Rust 没有比较成熟的 IDE, 现在我使用 Emacs 编写 Rust, 配合 Racer 这个 Rust 代码补全工具,但是 Racer 只是能补全标准类库的代码,对于下载下来的依赖类库,就无 能为力,所以我写代码都只能对着 API 文档编写,然后编译,出了问题再修改。虽说 Rust 团队现在基于 LSP 在开发 RLS, 但是我写 Rust 的感觉就好像我使用编辑器写 Java 的感 觉一样,实在是效率太低,代码补全,语法提示功能太弱了。

中文社区

虽说这个与 Rust 本身无关,不过我只是想吐嘈一下,Rust 的中文社区几乎没有,我的所 有 Rust 问题都是在 Reddit, Github, Gitter, IRC 上面解决的. 我只是希望 Rust 中文社 区也可以强大起来。人数应该不是什么大的原因,像 Emacs 的用户那么少,Emacs 的 中 文社区 一样很繁荣,这个算是我的一个希冀吧

小结

其实学习 Rust 还是很有收获的, 不是说,如果这种语言没有改变你对编程的看法,那它就 不值得你学。这么看来,Rust 还是值得我学习的,Rust 现在给我的感觉跟 Emacs/Vim 很 相似,它很强大,但是由于学习曲线等诸多原因,游离于主流之外,但是它的强大和它的美 只有你亲身学习,亲身经历才能体会到的。这就是如鱼饮水,冷暖自知吧。最后贴上几张博客截图

博客地址: samray's blog

Github 地址: blog

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86 条回复
samray
2017-09-28 10:24:31 +08:00
我用 Rust 来写博客的根本原因是因为我希望通过实践来学习, 在写出大的东西之前先拿小的东西练手,我在文章的开头已经写明了:"我已经学习 Rust 有挺长的一段时间了,一直想用 Rust 来写点东西,但是缺乏好的想法; 有些想法自我感觉良好,但是又没有能力实现 (比如,写一个操作系统?)", 如果单纯想写一个博客,我用 Spring boot 或者是 Flask 一个星期就写完了,为什么要用一个多月去用 Rust 来完成呢?殊途同归,我只是希望在实践的过程可以提升.
alexsunxl
2017-09-28 10:39:41 +08:00
同用 emacs ~~ 路过帮顶
cholerae
2017-09-28 10:41:15 +08:00
愚以为内存安全不应拿来跟 GC 比较,因为内存安全并不能保证没有内存泄漏。Rust 能保证的是在 safe 代码块里不会访问非法的地址,不能保证没有内存泄漏。用 std::mem::forget 之类的是可以搞出来内存泄漏的。
wayslog
2017-09-28 10:43:51 +08:00
(谁说中文社区没有的?来 rustcc 啊。不过我们活动平台是 QQ 群~Rust 编程语言社区
303838735)
samray
2017-09-28 10:48:11 +08:00
@cholerae 我写的不太严谨,写写指正.其实我想表达的是使用 GC 这种自动管理内存和 C/C++这种手工管理内存模式的差别. GC 是存在内存泄露,但是它帮程序员接管了管理内存的职责,不需程序员自己操心.而 Rust 也是希望通过机制实现内存的自动管理
samray
2017-09-28 10:57:25 +08:00
@wayslog "虽说这个与 Rust 本身无关,不过我只是想吐嘈一下,Rust 的中文社区几乎没有", 几乎没有,这个我感觉我是表达得没问题的,我也知道 rustcc, 我也看过 rustcc 出品的 RustPrimer, 很感谢你们的共享.我也看到了 rustcc 的 QQ 群号,但是我没有加进去.我一直觉得 QQ 群不适合谈论技术,因为很容易就水了起来,你只有加入这个 QQ 群你才可能参与里面的讨论,这个就很容易自我隔离起来.即使 QQ 群里面有很多干货,但是也需要从海量的聊天记录里面发掘,对于后来进群的人,甚至连发掘的机会都没有,更何况 QQ 连代码的高亮都没有,很难讨论代码.所以我个人更倾向与论坛,甚至 gitter. 我之前也在 rustcc 的 Github issus 留言过,是关于 rustcc 的官网的,官网都没了,很难相信这个社区能有多活跃.此外,我一直强调 Rust 和 Emacs 有很多相似之处,我相信在中国使用 Emacs 的用户真的可以称得上凤毛麟角,但是 [Emacs-China]( http://www.emacs-china.org/) 这个论坛一样很活跃.所以我才会吐嘈 Rust 的中文社区几近于无.
blackanger
2017-09-28 11:08:22 +08:00
@samray 支持。
wspsxing
2017-09-28 11:08:43 +08:00
支持下. Rust 本身相当不错, 系统级语言里, c/cpp 跨平台烦, go 带 gc 没有一个完善的包管理, 又没有范型, 错误处理也原始.

https://rust-lang-cn.org/
中文社区是有的, 只是不怎么热闹.

也有人写了静态 site 工具 https://github.com/cobalt-org/cobalt.rs ,不过我还用的 pelican.

rust 的库本身不怎么成熟, 比如 await, 不过用它写工具挺好的. 静态编译运行没有什么依赖, cargo 包管理也很给力.
建议新入门的练手移植其它语言的库, 慢慢的库就完善了.
blackanger
2017-09-28 11:09:54 +08:00
@samray 加 QQ 群吧,这个 QQ 群管理比较严格,适合 Rust 交流。
blackanger
2017-09-28 11:12:11 +08:00
@cholerae

“ 愚以为内存安全不应拿来跟 GC 比较,因为内存安全并不能保证没有内存泄漏。Rust 能保证的是在 safe 代码块里不会访问非法的地址,不能保证没有内存泄漏。用 std::mem::forget 之类的是可以搞出来内存泄漏的。”

内存泄漏并不属于内存安全的范围。
quxiangxuanqxx
2017-09-28 11:18:43 +08:00
看火人!
samray
2017-09-28 11:29:42 +08:00
@quxiangxuanqxx 什么是看火人?
samray
2017-09-28 11:31:46 +08:00
@wspsxing 我觉得想要学习函数式编程也可以学 Rust, 我个人也学习过 Scheme,我对它们所提供的抽象能力感觉非常神奇,也是眼前一亮
neoblackcap
2017-09-28 11:57:17 +08:00
@cholerae 我觉得 Rust 类型系统管的方面其实是比 GC 广的,因为安全不仅仅是内存不泄露,还有资源也是安全的,比如 fd 的关闭之类。有 GC 也不能保证资源不泄露啊。
wspsxing
2017-09-28 12:13:40 +08:00
@samray Rust 是多范式的啊, oo, fp 都有一些, 当然面向过程也可以啦.
我当初主要就是在 Result, Option 的模式匹配和迭代器那里坑了好久.
hjc4869
2017-09-28 12:14:02 +08:00
@neoblackcap 外部资源用 SafeHandle,被 GC 时自动关闭 fd
icylogic
2017-09-28 12:15:13 +08:00
@dbw9580 这个该用 Unsafe 就要用 Unsafe …… Rust 设计出 Unsafe 不是拿来吓人的。C++ 实现高性能的 low-level data structure 也要用 owning raw pointer。

> This problem cannot be solved (at scale) by transforming all owning pointers to unique_ptrs and shared_ptrs, partly because we need/use owning "raw pointers" as well as simple pointers in the implementation of our fundamental resource handles. For example, common vector implementations have one owning pointer and two non-owning pointers.
-- https://github.com/isocpp/CppCoreGuidelines

libc++ 的 forward_list: https://github.com/llvm-mirror/libcxx/blob/master/include/forward_list

但是本来一般人就不应该自己实现链表这种级别的东西,除了学算法和数据结构的时候。所以也就应该用 Safe Rust 和 Smart Pointer + Non-owning raw pointer
chinuno
2017-09-28 12:46:34 +08:00
现在我也在用 rust 写自己的小项目。感受跟你差不多。rust 语言的特性我是非常喜欢的,但是写的过程并没有原先想象中的那么享受。
rust 有 cargo 这样方便的项目管理工具,然后 cargo 现在做的感觉还不是很好,一般的 lib 或者 bin 项目能够满足需求,稍微复杂一点的就很麻烦了。为了解决自己的奇葩项目结构花了好长时间才搞定。
rust 正式版已经出来好长时间了,编译器也做到了自举,然而 bug 还是不少,照说不该发生第三方库同个大版本不同小版本有的能编过有的不行的问题,而我却遇到了。
第三方库其实问题都能用 ffi 调用 c 库解决的,而 GitHub 上找一圈每个库的 rust 封装都有好多版本,写的却都不是很好,能够一直更新下去的像 glutin 基本上都见不到了。在 gui 图像方面做得最好的库 glium,基本上所有相关的项目都在用。但是 glium 的作者也对当前的情况感觉挺绝望的,发帖表示不想再维护下去了,并开了个组织丢给社区维护了。虽然语言小众,但是开发者的热情却低成这样,感觉挺不应该的。
IDE 方面我一直用的 vs code,加上 rust 的插件感觉还行。最近的插件加了 rls 支持,但是体验并不好。不知道是怎么回事,刚开始用的时候各种补全提示都很棒,但是后来就废了。每次一开代码要开始编辑总是会报 rls 崩掉,然后只能当记事本来写代码了。
自己的小项目现在写完一半了,核心的部分也都完成了,完成的部分自己感觉运行起来效果不错。但是不知道是不是能够坚持到把整个项目完整写完,因为开发过程真的太痛苦了。
samray
2017-09-28 13:49:43 +08:00
@wspsxing 我还是觉得 Rust 是函数式的变成语言, [The Rust Programming Book]( https://doc.rust-lang.org/stable/book/second-edition/ch17-00-oop.html) 也对 Rust 是不是面向对象的语言进行了分析.这个具体看各人的看法和理解吧.
samray
2017-09-28 13:55:29 +08:00
@chinuno 第三方库就是我在文章里面提及的生态还没有蓬勃起来,所以很多类库都没有或者是类库是刚开发不久,还没成熟,这个也只能等 Rust 的生态起来.至于 IDE, 我自己只是用 Emacs, 所以不太清楚 vs code, 但是我也用过 rls,rls 还是很容易崩溃.我觉得最痛苦的就是编译的时候,感觉就真的好像考试等老师改卷那样,不行只能重新写.现在 Rust 还没有真的普及起来,学习 Rust 也不能找到工作,但是我觉得这样会使学习变得更加纯粹,喜欢一样东西就去学习,并且使用它,享受这个工程.希望你能坚持下去啦,我也理解你开发的痛苦 :), 共勉咯

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