Rust vs C ++: быстрое руководство для разработчиков

Rust и C ++ являются двумя мощными системами программирования систем, каждый из которых имеет уникальные сильные стороны, которые лучше поддаются определенным проектам, чем другие.

Это руководство пройдет и сравнит основные функции этих языков, помогая вам решить, что может лучше всего подходить вашему следующему веб -проекту.

Безопасность памяти

Безопасность памяти имеет решающее значение для предотвращения ошибок, таких как переполнение буфера, утечки памяти и проблемы с указателем, которые могут привести к сбоям или уязвимости безопасности.

Модель безопасности памяти Ржавчина

Руст обеспечивает безопасность памяти посредством владения, заимствования и времени жизни:

• Модель владения: Rust использует уникальную систему собственности, где в каждом куске данных есть один владелец в любое время.Когда владелец выйдет из области, Rust автоматически разбирает память.Эта модель устраняет необходимость в ручном управлении памяти или сбором мусора.
• Заимствования и жизни: Rust позволяет использовать данные неизменно или не поимку, но не оба.Это предотвращает создание компилятора, даже в сложных многопоточных программах.Аннотации Rust's Lifetime также помогают эффективно управлять памятью, гарантируя, что ссылки не переживают их данные.

Обеспечивая эти правила во время компиляции, ошибки, такие как Null Pointer Dereferences, Buffer Overflow и ошибки без использования, практически невозможно столкнуться.

Подход управления памятью C ++

C ++ предоставляет мощные инструменты для управления памятью, но с меньшим количеством автоматических функций безопасности:

• Ручное управление памятью: Разработчики C ++ могут использовать необработанные указатели для непосредственного распределения и сделки памяти, которая обеспечивает гибкость, но требует дисциплины, чтобы избежать утечек памяти или висящих указателей.
• Умные указатели: Современный C ++ (так как C ++ 11) включает в себя умные указатели, такие как std :: unique_ptr, std :: shared_ptr, а также std :: sleed_ptr, которые помогают в управлении памятью путем автоматического освобождения ресурсов, когда они больше не используются.
• Raii (приобретение ресурсов является инициализацией): C ++ использует RAII для управления ресурсами, которые связывают управление ресурсами с временем жизни объекта.Это помогает управлять памятью, но опирается на дисциплину разработчика, поскольку компилятор не применяет эти правила строго.

В то время как C ++ предлагает гибкость в управлении памятью, отсутствие защиты памяти с компиляторами может привести к проблемам памяти времени выполнения, если он не обрабатывается тщательно.

Параллелизм

Параллелизм позволяет программам выполнять несколько операций одновременно, ключевой функции для отзывчивости и эффективного использования ресурсов в приложениях.

Преимущества Rust's Condurance

Модель собственности Rust делает его по своей сути безопаснее писать одновременный код:

• Профилактика расы данных: Компилятор Rust обеспечивает соблюдение строгих правил заимствования, поэтому никакой расы данных не может произойти, потому что только один поток может мутировать данные в любой момент времени.Эта функция встроена в модель параллелизма Rust.
• Безопасность потока во время компиляции: Ржавчина имеет послать а также Синхронизированный Черты, которые указывают, могут ли типы быть безопасно перенесены или доступны по нескольким потокам.Эти черты автоматически реализуются, что облегчает улавливание вопросов безопасности потоков до того, как код даже запустится.
• Примитивы высокого уровня: примитивы: Ржавчина обеспечивает примитивы параллелизма, такие как каналы Для передачи сообщений между потоками и библиотеками, как Токио для асинхронного программирования, которые являются исполнительными и безопасными.

C ++ возможностей параллелизма

C ++ обладает надежной поддержкой параллелизма, но возлагает ответственность за программиста:

• Библиотеки потоков: C ++ предоставляет Std :: Thread и другие библиотеки для поддержки мультиполирования, что позволяет иметь мощные возможности параллелизма, но без строгой защиты расы данных.
• Мутекс и замки: C ++ требует ручного использования мутекс, переменных состояния и блокировки для управления потоком доступа к общим ресурсам.Правильное использование этих механизмов важно, чтобы избежать раст данных.
• Атомные операции: C ++ включает в себя <tomic> Библиотека, которая гарантирует, что операции по общим данным безопасны без замков, но разработчики должны понимать, когда и как их использовать, чтобы избежать неопределенного поведения.

C ++ дает программистам больше контроля над параллелизмом, но ему не хватает строгих проверок времени компиляции, которые предоставляет Rust, что облегчает внедрение ошибок параллелистики.

Обработка ошибок

Обработка ошибок влияет на то, как программы обрабатывают неожиданные ситуации, такие как неверные входы или неудачные операции.

Обработка ошибок Rust с результатом и опцией

Ржавчина избегает исключений, выбирая более предсказуемую обработку ошибок:

• Результат и типы опций: Ржавчина использует Результат а также Вариант Типы для обработки ошибок без исключений.Результат представляет собой любой успех (В порядке) или сбой (Ошибка), в то время как опция используется для значений, которые могут присутствовать или не присутствовать.
• Явное обработка ошибок: Требуя возвращения функций Результат или Вариант, разработчики могут явно обрабатывать ошибки, снижая шансы на невозможные исключения и повышают надежность кода.
• Сопоставление рисунков: Синтаксис сопоставления рисунков Rust (соответствовать) позволяет разработчикам легко обрабатывать различные случаи ошибок, что делает обработку ошибок чистой и управляемой.

Обработка ошибок на основе исключений C ++

C ++ использует другой подход за исключением времени выполнения:

• Запрочные блоки: C ++ использует блоки Try-Catch для обработки исключений, где исключение можно бросить и поймать во время выполнения.Эта гибкость позволяет разработчикам обрабатывать ошибки по всему миру, но может привести к накладным расходам.
• RAII и безопасность ресурсов: C ++ может связывать управление ресурсами с безопасностью исключений через RAII.Тем не менее, исключения должны быть тщательно управляться, чтобы избежать утечек памяти.
• Альтернативная обработка ошибок: Некоторые разработчики избегают исключений в пользу кодов или структур ошибок, таких как std :: Необязательно контролировать производительность и избежать непредсказуемости.

Подход Rust часто рассматривается как более безопасный и более предсказуемый, тогда как модель исключения C ++ предлагает гибкость, но за счет потенциальных проблем с производительностью.

Безопасность времени компиляции

Проверки безопасности времени компиляции предотвращают общие ошибки перед запуском кода, что может снизить дорогостоящую отладку времени выполнения.

Строгая безопасность ржавчины

Компилятор Rust является строгим и обеспечивает целый ряд правил:

• Четыре собственности и заимствования: Компилятор Rust проверяет правила владения и заимствования во время компиляции, предотвращая гонки данных и проблемы с памятью до выполнения.
• Тип безопасности и аннотации пожизненного времени: Руст обеспечивает соблюдение строгого типа безопасность, и его пожизненные аннотации делают это, поэтому ссылки не переживают своих владельцев, предотвращая общие ошибки времени выполнения.
• Меньше ошибок времени выполнения: Из-за проверки времени компиляции Rust, во время выполнения появляется меньше ошибок, что делает приложения более стабильными и надежными.

Гибкая безопасность времени компиляции C ++

C ++ обеспечивает проверку типа компиляции, но менее ограничивает:

• Безопасность типа: C ++ проверяет типы во время компиляции, но неявное литье и менее строгие правила могут привести к ошибкам времени выполнения, связанными с типом.
• Шаблон Метапреграммирование: C ++ поддерживает мощные функции времени компиляции через шаблоны, позволяя разработчикам выполнять некоторые расчеты во время компиляции, хотя это может сделать отладку более сложной.
• Меньше гарантий безопасности: C ++ не обеспечивает соблюдение заимствований или владения во время компиляции, поэтому проблемы безопасности памяти труднее поймать перед временем выполнения.

Строгие проверки времени компиляции Rust помогают поддерживать безопасность, в то время как гибкость C ++ обеспечивает быстрое развитие, но может привести к большей отладке времени выполнения.

Спектакль

Оба языка предназначены для высокой производительности, но они используют разные подходы.

Производительность Rust с абстракциями с нулевыми ценами

Ржавчина оптимизирована для соответствия производительности C ++ без добавления накладных расходов:

• Абстракции с нулевыми ценами: Абстракции Rust, такие как итераторы и сопоставление рисунков, не добавляют стоимость времени выполнения, сохраняя их как исполнительский код.
• Оптимизированное управление памятью: Система владения Rust сводит к минимуму управления памятью среды выполнения, уменьшая накладные расходы сбора мусора по сравнению с другими языками.
• Эффективная оптимизация компилятора: Бэкэнд LLVM's LLVM выполняет оптимизацию, которые приближают производительность Rust, или иногда лучше, чем C ++.

Производительность C ++ и контроль низкого уровня

C ++ уже давно стал стандартом для производительности:

• Ручное управление памятью: C ++ дает разработчикам полный контроль над распределением памяти и аппаратными ресурсами, что является полезным для чувствительных к производительности приложений.
• Высокая оптимизация: Компиляторы C ++ (например, GCC и Clang) предлагают высокие возможности оптимизации, что делает C ++ чрезвычайно эффективным для высокочастотных, высокочастотных приложений с низкой задержкой.
• Гибкость для оборудования: C ++ обеспечивает прямое управление аппаратным обеспечением, которое идеально подходит для таких приложений, как системы в реальном времени, встроенные системы и разработка игр.

В то время как Rust может соответствовать производительности C ++ во многих сценариях, C ++ предлагает более тонкий контроль над оптимизацией низкого уровня, что делает его популярным в полях.

Экосистема и инструменты

Экосистема каждого языка влияет на производительность и простоту создания крупномасштабных проектов.

Современный инструмент Rust с грузом

Экосистема Rust построена вокруг современных практик развития:

• Менеджер по грузовым пакетам: Cargo упрощает управление проектами, разрешение зависимостей и строительство, облегчая работу с пакетами и поддержание проектов.
• Библиотека Rich Crates.io: Официальный репозиторий Rust's, Crates.io, предоставляет широкий спектр высококачественных, ухоженных библиотек для различных доменов.
• Интегрированное тестирование и документация: Груз поддерживает встроенное тестирование, сравнительный анализ и генерацию документов, создавая оптимизированную среду разработки.

C ++ зрелый экосистема и разнообразие инструментов

C ++ получает выгоду от десятилетий развития и обширной экосистемы:

• Установленные библиотеки и рамки: C ++ имеет широкий выбор библиотек для всего, от разработки графического интерфейса до графики и машинного обучения в реальном времени.
• Разнообразные варианты инструментов: Системы сборки, такие как Cmake, Makefiles и Ninja, предлагают мощные возможности, хотя им может потребоваться больше настройки, чем груз Rust.
• Широкая поддержка сообщества: Зрелое сообщество C ++ предлагает широкую поддержку и обширные ресурсы для решения проблем, особенно в специализированных областях, таких как разработка игр и научные вычисления.

Современный инструмент Rust упрощает настройку, в то время как давно установленная экосистема C ++ поддерживает широкий спектр приложений и предлагает обширные варианты инструментов.

Совместимость

Совместимость относится к простоте использования языка с другими системами или языками.

Совместимость Rust с C/C ++

Ржавчина обладает растущими возможностями взаимодействия:

• Интерфейс внешней функции (FFI): Rust's FFI позволяет прямым вызовам в C-код, облегчая взаимодействие с устаревшими системами или чувствительными к производительности библиотек C.
• Ручное управление памятью для FFI: Rust требует дополнительной помощи при управлении памятью по границам FFI, чтобы сохранить принципы владения и безопасности.

Обширная совместимость C ++

C ++ плавно интегрируется с C:

• Прямая совместимость с C: C ++ предназначен для совместимости с C, что позволяет использовать обширную экосистему библиотек C непосредственно в коде C ++.
• Привязки для других языков: У C ++ есть привязки для других языков (например, Python с boost.python), что делает его очень универсальным в многоязычных проектах.

В то время как совместимость Rust растет, C ++ остается выбором для прямой интеграции с существующими библиотеками C.

Выбор ржавчины или C ++ для вашего следующего проекта

Вот краткое изложение того, когда вы можете выбрать один язык над другим.

Почему выбирают ржавчину

• Безопасность памяти без сбора мусора: Обеспечивает безопасность с помощью проверки времени компиляции, что делает ее идеальным для проектов, ориентированных на безопасность.
• Безопасная параллелизм: Модель собственности Rust поддерживает безопасную многопоточную, идеально подходящую для масштабируемых, одновременных приложений.
• Современный инструмент: Благодаря грузу и растущей экосистеме Rust обеспечивает плавное опыт разработки.
• Растущая популярность: Rust набирает обороты в веб -сборке, системном программировании и облачных сервисах.

Почему выбирают C ++

• Зрелая экосистема: Для проектов, нуждающихся в обширных библиотеках и интеграции с существующими системами, C ++ предлагает устоявшуюся среду.
• Контроль производительности: C ++ обеспечивает доступ низкого уровня к памяти и аппаратному обеспечению, основной функции для разработки игр и встроенных систем.
• Совместимость наследия: Проекты, связанные с обслуживанием существующих кодовых баз C или C ++, выгодны от прямой совместимости C ++ с C.
• Отраслевой стандарт в конкретных областях: Многие высокопроизводительные отрасли, такие как разработка игр и финансовые системы, полагаются на C ++ из-за его послужного списка и инструментов.