Rust (мова програмування)
Rust | |
---|---|
![]() | |
Парадигма | імперативна, рівночасна, структурна, узагальнена, функційна |
Дата появи | 2010 |
Творці | Ґрейдон Гоар |
Розробник | Rust Project Developers |
Останній реліз | 1.80.1[1] ![]() |
Система типізації | афінна[en], вивідна, іменна[en], статична, строга |
Під впливом від | Alef, C#, C++, Cyclone, Elm, Erlang, Haskell, Limbo, Newsqueak, OCaml, Ruby, Scheme, Standard ML, Swift |
Мова реалізації | Rust |
Платформа | Windows, Linux, macOS, FreeBSD, iOS, Android, кросплатформова програма і WebAssembly |
Операційна система | Linux, macOS, Windows, FreeBSD |
Ліцензія | Apache License 2.0 або ліцензія MIT[2] |
Звичайні розширення файлів | .rs .rlib |
Репозиторій вихідного коду | github.com/rust-lang/rust |
Вебсайт | www.rust-lang.org |
Rust (укр. Раст, дос. «Іржа») — сучасна багатопарадигмова мова програмування загального призначення. Мова має сильну (строгу) типізацію і зосереджена на безпечній роботі з пам'яттю та забезпеченні високої рівночасности виконання задач (можливість породжувати тисячі й навіть мільйони підпроцесів).
Початковий код проєкту поширюється під ліцензією MIT.
Робота над мовою була розпочата працівником Mozilla Ґрейдоном Гоаром 2006 року як особистий проєкт. 2009[3] до розроблення підключилася Mozilla, а 2010 року мова була офіційно представлена на Mozilla Summit 2010[4]. З 2021, після скорочень у Mozilla, розроблення здійснює окремий фонд Rust Foundation[5]. Мову названо за назвою родини грибів іржа.[6] 2010 року розроблення мови було переведено з попередньої версії компілятора, яка була написана мовою OCaml, на компілятор, який написаний безпосередньо на Rust, з використанням LLVM як бекенду[7]. 2011 року новий компілятор успішно скомпілював сам себе[8].
Перший стабільний випуск мови Rust 1.0 відбувся 15 травня 2015[9] після п'яти років розроблення, він ознаменував повну стабілізацію програмних інтерфейсів усіх бібліотек і мовних конструкцій. У процесі підготовки гілки Rust 1.0 програмні інтерфейси та можливості мови піддалися значному огляду, після якого типово залишені лише повністю готові до застосування можливості, реалізація яких не змінюватиметься надалі. Усі інші особливості переведені в розряд експериментальних і винесені зі стандартного постачання.
Опоруч Mozilla Research розвиває експериментальний браузерний рушій Servo, написаний мовою Rust з підтримкою багатопотокового рендерингу вебсторінок і розрівнобіжненням операцій з DOM, а компанія Samsung займається його портуванням на Android та ARM процесори[10].
За структурою, мова Rust нагадує C++, але істотно відрізняється в деяких дрібницях реалізації синтаксису та семантики, а також зосередженням на блочну організацію структури коду, яка дозволяє реалізувати завдання, подібно до легковагих співпрограм. Автоматичне керування пам'яттю позбавляє розробника потреби маніпулювання вказівниками й захищає від проблем, що виникають через низькорівневу роботу з пам'яттю, таких як звернення до ділянки пам'яти після її звільнення, розіменовування нульових вказівників, вихід за межі буфера тощо. Rust підтримує суміш імперативних, процедурних і об'єктно-орієнтованих методів з такими парадигмами, як функційне програмування і модель акторів, а також узагальнене програмування і метапрограмування, у статичних і динамічних стилях.
Основні можливості мови:
- Зосередження на безпеку
- Дбала робота з пам'яттю — жодних нульових і завислих вказівників. Автоматичне керування пам'яттю без збирача сміття, самими гарантіями компілятора («контролер позичань»);
- Контроль мінливости. Об'єкти усталено немінливі (англ. immutable);
- Безпека динамічного виконання: обробка збоїв, винятки, ведення лоґу, RAII/dtors;
- Typestate: можливість визначення складних інваріантів, що контролюють структури даних.
- Зосередження на рівночасність і ефективність коду
- Явне керування пам'яттю, керування схемою розподілу пам'яти;
- Украй легкі задачі, що формуються як співпрограми. Легкість у породженні тисяч і мільйонів підпроцесів;
- Ітератори стека (фактично лямбда-блоки без розподілу купи);
- Статична, нативна компіляція зі створенням виконуваних файлів ELF, Portable Executable[en], Mach-O;
- Прямий і простий інтерфейс для коду на мові Сі.
- Зосередження на практичне застосування
- Багатопарадигмова, функційна, імперативно-процедурна, підтримка рівнобіжної моделі акторів;
- Функції вищого порядку зі зв'язуванням;
- Немає іменних типів чи ієрархії типів;
- Багатоплатформна, підтримується Windows, Linux, macOS, *BSD;
- Зберігання рядків у UTF-8, різноманітність низькорівневих типів;
- Працює з наявними нативними наборами інструментів: GNU Debugger, Valgrind, Shark тощо;
- Практична можливість порушення правил: можливість нехтування правил безпеки, якщо чітко вказано, коли і як їх порушувати.
Виразною особливістю Rust є система володіння даними, забезпечена частиною компілятора, що зветься контролером позичань (англ. borrow checker). Позичанням зветься створення посилання.
Правила володіння і позичання:
- дані завжди ініціалізовані;
- у даних кожну мить може бути лише один володілець (змінна);
- під час знищення володільця (наприклад, під час виходу з области видимости) дані звільняються;
- на дані може бути кілька немінливих посилань;
- на дані може бути лише одне мінливе посилання, якщо немає немінливих.
Контролер позичань являє собою чи не найскладніше, з чим доводиться стикатися новим розробникам Rust. Він забороняє дуже багато практик, до яких можна легко звикнути в інших мовах програмування; натомість він захищає програміста від багатьох поширених в інших мовах помилок, таких як суперечності в даних (одна частина програми не може їх змінити, коли на них є посилання з іншої частини), зміна ітерованого об'єкта під час ітерації, гонитва даних і т. д.
Риси (також іноді трейти, типажі, англ. traits) є однією з виразних особливостей Rust. Риси загалом нагадують інтерфейси в мовах програмування, що підтримують ООП, і позначають спільну поведінку різних типів.
Тип | Опис | Приклад |
---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
Цілі числа розміром із вказівник (розмір залежить від платформи) |
|
|
Числа з рухомою комою | -3f32
|
char
|
Символ (займає 4 байти) |
|
str
|
|
|
bool
|
Булевий тип (займає 1 байт) |
|
[T]
|
Зріз — динамічно змінюване представлення в суміжній послідовності |
|
!
|
Тип «ніколи»[en] | let x = { return 123 };
|
Тип | Опис | Приклад |
---|---|---|
(T, U, …)
|
|
|
[T; N]
|
|
[i64; 10] (масив з 10 чисел типу i64 )
|
Тип | Опис | Приклад |
---|---|---|
String
|
Динамічний рядок, що зберігає дані в купі |
|
Option<T>
|
Тип-опція[en] |
|
Result<T, E>
|
Обробка помилок |
|
Vec<T>
|
Вектор (динамічний масив) |
|
VecDeque
|
Двобічна черга на основі циклічного буфера | let mut buf = VecDeque::new();
buf.push_back(3);
buf.push_back(4);
buf.push_back(5);
assert_eq!(buf.get(1), Some(&4));
|
LinkedList<T>
|
Зв'язаний список | let mut my_list = LinkedList::new();
my_list.push_back('b');
my_list.push_back('c');
|
HashMap<K, V>
|
Геш-таблиця | let mut player_stats = HashMap::new();
player_stats.insert("damage", 1);
player_stats.entry("health").or_insert(100);
|
BTreeMap<K, V>
|
Б-дерево | let mut solar_distance = BTreeMap::from([
("Mercury", 0.4),
("Venus", 0.7),
]);
solar_distance.entry("Earth").or_insert(1.0);
|
HashSet
|
Множина на основі геш-таблиці | let mut books = HashSet::new();
books.insert("A Dance With Dragons".to_string());
books.insert("To Kill a Mockingbird".to_string());
books.insert("The Odyssey".to_string());
|
BTreeSet
|
Множина на основі Б-дерева | let mut planets = BTreeSet::new();
planets.insert("Mars");
planets.insert("JUpiter");
|
BinaryHeap
|
Двійкова купа | let mut heap = BinaryHeap::new();
heap.push(1);
heap.push(5);
heap.push(2);
|
Тип | Опис | Приклад |
---|---|---|
|
Посилання (немінливі та мінливі) | let x_ref = &x;
let x_ref = &mut x;
|
|
|
let x_ptr = &x as *const T;
let x_ptr = &mut x as *mut T;
|
Тип | Опис |
---|---|
struct
|
Структура |
union
|
|
enum
|
|
Наведені нижче приклади є робочими під час збирання за допомогою стабільної версії компілятора Rust 1.63.0, видання 2021.
fn main() {
println!("hello, world");
}
Три версії реалізації функції пошуку факторіала: у рекурсивному та ітеративному способах:
// Умовна інструкція, що показує можливість неявного повернення значення (implicit return).
// На відміну від C++ і схожих мов, у Rust інструкція «if» насправді є виразом, і може повертати значення.
// Якщо у функції не вказано явного return, повертається останнє значення в тілі функції.
fn recursive_factorial(n: u32) -> u32 {
if n <= 1 {
1
} else {
n * recursive_factorial(n - 1)
}
}
fn iterative_factorial(n: u32) -> u32 {
// Змінні оголошуються ключовим словом `let`.
// Ключове слово `mut` робить змінні мінливими (дозволяє змінюватися)
let mut i = 1u32;
let mut result = 1u32;
while i <= n {
result *= i;
i += 1;
}
return result; // Явне повернення значення, на відміну від попередньої функції
}
fn iterator_factorial(n: u32) -> u32 {
// Ітератори мають багато методів для трасформації
// |accum, x| визначає анонімну функцію.
// Оптимізації на кшталт вбудування тіла функції дозволяють інтервалу
// і fold досягати продуктивности, подібної до iterative_factorial.
(1..=n).fold(1, |accum, x| accum * x)
}
fn main() {
println!("Recursive result: {}", recursive_factorial(10));
println!("Iterative result: {}", iterative_factorial(10));
println!("Iterator result: {}", iterator_factorial(10));
}
Показ вбудованих у Rust унікальних розумних вказівників, разом з типами-сумами[en] та методами:
use IntList::{Node, Empty};
// Ця програма визначає рекурсивну структуру даних та реалізує для неї методи.
// Рекурсивні структури даних потребуть шару розіменування, який тут забезпечується
// унікальним вказівником, побудованим за допомогою конструктора `Box::new`. Вони
// аналогічні бібліотечному типу C++ `std::unique_ptr`, хоча й мають більше статичних
// гарантій безпеки.
fn main() {
let list = IntList::new().prepend(3).prepend(2).prepend(1);
println!("Sum of all values in the list: {}.", list.sum());
println!("Sum of all doubled values in the list: {}.", list.multiply_by(2).sum());
}
// `enum` визначає тип-суму, що може бути одним з декількох різних видів значень під час виконання.
// Тут тип або не міститиме значення, або міститиме значення і вказівник на інший `IntList`.
enum IntList {
Node(i32, Box<IntList>),
Empty
}
// Блок `impl` дозволяє визначати методи для типу.
impl IntList {
fn new() -> Box<IntList> {
Box::new(Empty)
}
fn prepend(self, value: i32) -> Box<IntList> {
Box::new(Node(value, Box::new(self)))
}
fn sum(&self) -> i32 {
// Вирази `match` є типовим способом застосування зіставлення із взірцем
// і дещо схожі на інструкцію `switch` із C та C++.
match *self {
Node(value, ref next) => value + next.sum(),
Empty => 0
}
}
fn multiply_by(&self, n: i32) -> Box<IntList> {
match *self {
Node(value, ref next) => Box::new(Node(value * n, next.multiply_by(n))),
Empty => Box::new(Empty)
}
}
}
Простий показ легковагих можливостей рівночасности Rust:
// Ця функція створює десять рівночасно виконуваних ниток.
// Для перевірки можете запустити програму кілька разів і побачити
// зміну порядку, у якому виводяться повідомлення різних нитей.
fn main() {
// Цей рядок немінливий і тому різні нитки можуть отримувати доступ до нього
let greeting = "Hello";
// Функція `scope` створює нитки, що не будуть знищені до кінця своєї роботи
// аргумент анонімної функції - об'єкт типу `Scope`, який і триматиме нитки
std::thread::scope(|s| {
for num in 0..10 {
// `move` визначає захоплення за значенням
s.spawn(move || {
// `println!` - це макрос, що формує виведення за форматним рядком під час компіляції
// Макроси в Rust структурні (як у Scheme), а не текстові (як у C).
println!("{greeting} from thread number {num}");
});
}
});
}
Існує і жваво розвивається українська гілка Rust-спільноти. Метою спільноти є популяризація Rust в Україні й розвиток спільноти навколо нього, запуск або сприяння розвитку всеукраїнських менторських і освітніх програм, залучення проєктів на Rust та пов'язаних з ними інвестицій в Україну[11].
Створено підбірку навчальних матеріалів, завершується робота над перекладом підручника.[коли?]
- ↑ Announcing Rust 1.80.1 (англійська мова) . 8 серпня 2024. Процитовано 8 серпня 2024.
- ↑ COPYRIGHT. Rust compiler source repository. Процитовано 17 грудня 2012.
- ↑ Project FAQ. 14 вересня 2010. Архів оригіналу за 20 липня 2020. Процитовано 17 квітня 2012.
- ↑ Future Tense. 29 квітня 2011. Архів оригіналу за 18 вересня 2012. Процитовано 17 квітня 2012.
At Mozilla Summit 2010, we launched Rust, a new programming language motivated by safety and concurrency for parallel hardware, the “manycore” future which is upon us.
- ↑ Hello World!. Rust Foundation (англ.). 8 лютого 2020. Архів оригіналу за 19 квітня 2022. Процитовано 4 червня 2022.
- ↑ Hoare, Graydon (7 червня 2014). Internet archaeology: the definitive, end-all source for why Rust is named "Rust". Reddit.com. Архів оригіналу за 14 липня 2016. Процитовано 4 лютого 2018.
- ↑ Hoare, Graydon (2 жовтня 2010). Rust Progress. Архів оригіналу за 18 вересня 2012. Процитовано 17 квітня 2012.
- ↑ Hoare, Graydon (20 квітня 2011). [rust-dev] stage1/rustc builds. Архів оригіналу за 20 липня 2011. Процитовано 17 квітня 2012.
After that last change fixing the logging scope context bug, looks like stage1/rustc builds. Just shy of midnight :)
- ↑ Announcing Rust 1.0. Архів оригіналу за 15 травня 2015. Процитовано 16 травня 2015.
- ↑ Samsung teams up with Mozilla to build browser engine for multicore machines. Ars Technica. Архів оригіналу за 16 грудня 2016. Процитовано 24 жовтня 2015.
- ↑ Rust Ukraine. Розповідаємо про наше ком’юніті. dou.ua. Архів оригіналу за 12 червня 2022. Процитовано 13 вересня 2022.
- Офіційний сайт
- Rust Language Wiki [Архівовано 10 лютого 2014 у Wayback Machine.]
- Електронний архів email листування Rust-dev [Архівовано 14 березня 2012 у Wayback Machine.]
- Основний репозиторій вихідних текстів та баг-трекер [Архівовано 3 вересня 2013 у Wayback Machine.]
|
- Мови програмування
- Імперативні мови програмування
- Об'єктно-орієнтовані мови програмування
- Функційні мови програмування
- Mozilla
- Статично-типізовані мови програмування
- Процедурні мови програмування
- Системні мови програмування
- Мови рівночасного програмування
- Вільні компілятори та інтерпретатори
- Мови програмування із зіставленням із взірцем
- Багатопарадигмові мови програмування
- Програмне забезпечення, що використовує ліцензію MIT
- Програмне забезпечення, що використовує ліцензію Apache
- Статті з прикладами коду