Rust、規律的なプログラミング言語

親愛なる読者の皆さん、こんにちは！



人生はまだ止まっておらず、O'Reillyでプログラミング言語Rustに関する最初の基本的な本を出版することを考えました。







このトピックに興味を持つようになったので、2014年12月に発行されたRust言語のレビュー記事の翻訳を議論のために立ち上げることにしました。 記事の一部はすでに古くなっているという事実を考慮して記事を少し減らしていますが、著者は既存の代替の文脈でこの言語をよく考え、その（無条件の）利点と（条件付きの）欠点を強調しています。



しかし、さらに面白くするために、私たちのお気に入りのロシア語プログラミングブログの1つで公開されているRustに関する別の記事へのリンクをこの記事の解説に残します。 開始するには-猫の下に行きます。







免責事項：プログラミング言語の好みは、この投稿のように非常に主観的な問題です。 健康に懐疑的に受け止めてください 。



最近、いくつかの新しいプログラミング言語が登場しました。 その中でも、特にRustに興味がありました。 以下では、Rustの印象を共有し、他のいくつかのプログラミング言語と比較します。



Rustの学習における障壁



私は最初の試行でRustに会いませんでした。 この言語を習得するには、特にいくつかの障壁があります。

1. 言語は急速に変化しています。 Rustには「生涯にわたる壮大な独裁者」はいません。 この言語は、コアチームとコミュニティの貢献により開発されました。
2. 最初の点を考えると、 Rustのトレーニング資料は非常に少ないです。 ガイド 、 その他の公式ドキュメント、およびRust by Example Webサイトが優れたリソースです。 ただし、Rustはもっと複雑です。 必要な情報を見つけるために、RFC、ブログ、さらにはGithubのコメントを調べなければならないことがよくあります。この情報が昨日登場したとしても、まだ完全には定かではありません。 Rustについての権威ある優れた本を楽しみにしていますが、きっと膨大な量になるでしょう。
3. 所有権システムと借用借用検証メカニズムは、初心者にとって混乱を招く可能性があります 。 ガベージコレクションなしでメモリセキュリティを確保するために、Rustは借用と所有権の複雑なシステムを使用します。 多くの場合、それは初心者を怖がらせます。
4. Rustコンパイラは非常に厳密です。 私はRustを規律言語と呼んでいます。 Rustコンパイラーにとって完全に明らかではないものはすべて、自分自身を指定する必要があり、最初は自分の意図の一部に気付いていません。 この学習障壁は、他のすべての人と相まって、Rustの第一印象が落胆しているという事実につながることがよくあります。

長所



Rustには多くの利点があります。 それらのいくつかはユニークです。



ガベージコレクションなしのメモリセキュリティ



おそらくこれがRustの最も重要な成果でしょう。 直接メモリ操作を可能にする低レベルのプログラミング言語では、解放後の使用や実行中のメモリリークなどのエラーは非常に高価です。 現代のC ++言語では、そのようなものに対処する能力は向上していますが、厳密な技術的訓練が必要です（読んでください：プログラマは安全でない操作を実行し続けます）。 したがって、私の意見では、一般的に、C ++はこの問題を根本的かつ確実に解決することはできません。



実際、Rustプログラマーは安全でないブロックに安全でないコードを書くことができますが、（1）これは意識的に行われ、（2）安全でないブロックはコードベース全体のごく一部しか構成できず、厳密に制御されます。

ガベージコレクターは、最も一般的なメモリセキュリティツールです。 GCを使いこなせば、多くの選択肢があります。 ただし、Rustで使用される所有権システムは、メモリセキュリティだけでなく、データおよびリソースのセキュリティも提供します（以下を参照）



RAIIとリソース



RAII （リソースを取得することは初期化です）は奇妙な用語ですが、それに固有の考え方をうまく伝えています。 ウィキペディアで、RAIIはスタックに割り当てられたオブジェクトを処理することを読みました。 Rust所有権システムでは、この原則をヒープに割り当てられたオブジェクトに適用できます。 これにより、リソース（メモリ、ファイル、ソケットなど）の自動解放は、コンパイル時に予測可能かつ保証されます。

PythonやRubyのような動的言語には同様の機能がありますが、Rust IMOとパワーの点で比較することはできません。



データレースなしの競争



Rustは、競合プログラミング中のデータセキュリティを保証します。つまり、常に複数のリーダーまたは1人の「ライター」のみがデータにアクセスできるようにします。



代数データ型



通常の型（タプルと構造）に加えて、Rustは列挙型（ここでは「合計型」または「バリアント型」と呼ばれます）およびテンプレートとの比較も提供します。 システムプログラミング言語がそのような開発された型システムを持っていることは驚くべきことです。



組成優先の継承



Rustでは、型の構成が継承よりも明らかに優先されます。 私はこの事実が勝利と見なされるキャンプに所属しています。 Rustでのジェネリック型のサポートでは、特性が重要です。



短所（条件付き）



すべてが非常に明確でなければなりません。



Rustは規律ある言語です。 コンパイラーは、すべてを非常に明確に伝える必要があります。そうでない場合、目立った瞬間がなくなるまで誓います。 通常、これはコードの品質に役立ちますが、クイックプロトタイピングや1回限りのタスクに関しては冗長になる場合があります。



結論：Rustでより良く明確なコードを記述する必要があります。 これを学ぶとすぐに、粗さは多かれ少なかれ無駄になります。



ガベージコレクションはセカンダリです



Rustには、最も単純なガベージコレクターがあります。Rc（参照カウント）とArc（循環検出なしの原子参照カウント）です。 ただし、これらの機能はデフォルトの言語では機能しないため、Rustの標準メモリ管理メカニズム（スタック、およびボックス）をより頻繁に使用する必要があります。 アプリケーションのメモリの問題が重大でない場合は、ガベージコレクタを使用しないRustベースのメモリセキュリティモデルを許容する必要があります。



表現力はそれ自体が目的ではありません



Rustはコードの表現力と美しさを気にしません。 この点で、それは間違いなく悪いことではありませんが、おそらくあなたが望むほど素晴らしいものではありません。



比較的高い進入障壁



原則として、Rustはすぐに習得でき、数週間でプロのコードを書くことができる言語の1つではありません。 RustはおそらくC ++よりもコンパクトですが、多くのプログラミング言語よりも確実にコンパクトです。 他の言語と比較して、アクセスしやすいとは言えません。 優先度が言語の取得速度である場合、これは問題になる可能性があります。



Rustおよびその他の言語



動的言語



動的（スクリプト）言語は、Rustのさまざまなプログラミング言語の反対側にあります。 Rustと比較して、動的言語でのコードの記述は通常、より高速で簡単です。 これらの状況では、動的言語はRustよりも優れていると思います。

• ラピッドプロトタイピングまたは1回限りのタスク
• コードは実稼働用ではなく、実行時エラーが小さな問題である場合
• 自分の（個人の）プロジェクト
• 半自動作業（解析/ログ分析、バッチテキスト処理など）
• 等

このような場合、すべてを完璧にしようとするべきではありません。 それどころか、私の意見では、Rustは以下により適しています。

• 中規模または大規模のチームで働く
• 生産指向のコード
• 長期実行コードには、定期的なサポートおよび/またはリファクタリングが必要です
• 多くの単体テストを作成するセキュリティコード

一般的に、コードの品質が重要な場合。 動的言語を使用すると、初期段階でコードをより速く書くことができますが、その後作業が遅くなります。より多くのテストを書く必要がある、開発ラインが壊れる、または本番環境で作業中に中断が発生することさえあります。 Rustコンパイラーは、バグを特定して修正するのにそれほど費用がかからない場合、コンパイル時に既に多くのことを強制的に実行させます。



行く



これら2つの言語の比較は優れた議論ですが、 Goをしばらく勉強したので、ここで主観的な印象を共有します。 Rustと比較して、Goが気に入っている点は次のとおりです。

• 軽さ-言語は小さく（シンプルでありながら非常に強力です）
• gofmtユーティリティ-プログラミング時のメンタルワークロードを大幅に削減
• ゴルーチン/チャンネル
• インスタントコンパイル

Goで始めた理由：

• 彼はミニマルすぎます。 型システムと言語自体は拡張性があまりありません
• Goプログラミングは、私には少しドライに思えます。 Javaでプログラミングしていた頃のことを思い出します。機械的に企業の開発に適しているだけでなく、あまりおもしろいものではありません（覚えています。好みについては議論しません）。
• Goの人気はGoogleのサポートのおかげで維持されていますが、懐疑的になります。 コミュニティと会社の利益が一致しない場合、最初に寄付できます。 もちろん、どの会社も主に自社の利益を追求しています。 それには何の問題もありません。 それはただ...少し面倒です。 （企業が推進する多くの言語とフレームワークは同様の問題に直面しています。Mozillaは少なくとも株価に依存していません）。

ニム



Nim （旧称Nimrod）は非常に興味深い言語です。 Cでコンパイルされるため、パフォーマンスは非常に優れています。 外見的には、Pythonに似ています。これは、私がずっとプログラミングをするのが好きだった言語です。 これはガベージコレクション言語ですが、リアルタイムでソフトサポートを提供し、ガベージコレクター自体の動作はより予測可能です。 面白いエフェクトシステムがあります。 原則として、私はこの言語が本当に好きです。



彼の場合の最大の問題は、生態系の未熟さです。 言語自体は適切に設計されており、比較的安定していますが、現在のところ、プログラミング言語が成功するには十分ではありません。 ドキュメント、標準ライブラリ、フレームワークをサポートするパッケージリポジトリ、コミュニティおよびサードパーティの関与...すべてを本番環境に準備することは容易ではありません。



フルタイムで言語の完成に関与する専門家がいなければ、この最後のステップは非常に衰弱させる可能性があります。 新しいプログラミング言語の中で、Nimはまだ本格的なサポートを誇っていません。

同時に、私は彼が成功することを願っていますが、それでも彼について行きます。



その他



JuliaやDのような他の言語があります。 Juliaは、優れたパフォーマンスとスムーズなCスタイルの呼び出しを備えた動的言語です（動的言語とREPLが好きなら、注意してください）。 ジュリアは、その数値的および科学的分野のために広く注目されています。 汎用言語になる可能性はありますが、創設者のコミュニティがこの言語の開発に大きな影響を与えているように思えます。



Dは、少なくとも当初は、「C ++のみを作成する」試みでした。 バージョン1.0は2007年にリリースされたため、この言語はそれほど新しいものではありません。 これは良い言語ですが、客観的な理由からまだ根付いていません：フォボス/タンゴの初期段階での分割の問題であり、主にガベージコレクションによるメモリセキュリティの確保と、C ++の代わりとしての初期位置付けです。



なぜRustにはかなり良いチャンスがあると思いますか



今日、非常に多くの新しいプログラミング言語があります。 私の意見では、Rustの中で何が目立っていますか？ 私は次の議論をします：



真のシステムプログラミング言語



埋め込み性は簡単な作業ではありません。 おそらく、いくつかの言語で文字通り解決されるか、CとC ++の2つだけで解決される可能性があります。 （恐らくスカイライトがRubyの拡張機能を開発するためにRustを選んだ理由は、それは非常に危険でしたが。）Rustがランタイムのオーバーヘッドをいかにうまく除去したかは注目に値します。 これにより、Rustのユニークな視点が開かれます。



ヌルなし



nullオブジェクト/ポインター（いわゆる「 10億ドルのエラー 」）は、ランタイムエラーの一般的な原因です。 nullが存在しないプログラミング言語はわずかで、主に機能的な言語があります。 問題は、nullを取り除くには非常に高度な型システムが必要なことです。 原則として、言語の構文レベルでこれを処理するには、代数データ型とテンプレートとの比較が必要です。



高度な高レベル構成要素を備えた低レベル言語



コアに至るまで（少なくとも理論的には ）「ベアメタルの言語」であるRustは、代数的データ型、テンプレート比較、型、型推論など、多くの比較的高レベルの機能も提供します。



強力なコミュニティと実用的な関連性



Rustコミュニティはとてもフレンドリーで活発です。 （もちろん、これは主観的な印象です）。 さらに、Rustはいくつかの深刻な実用プロジェクトで使用されました。特に、コンパイラRust、 Servo 、Skylightなどです。 まだ言語開発の段階にあります。



これまで-大きな間違いなし



社内での言語またはフレームワークの開発が、偶然停止することがあります。 幸いなことに、コアRustチームはその仕事をうまく行っています。 頑張ってください、Rust！



Web開発の錆



Rustがシステムプログラミング言語である場合、Web開発に適していますか？ この質問に対する答えを探しています。



ライブラリとフレームワーク



まず、いくつかのHTTPライブラリがこれに対応している必要があります。 （これは「Are we web yet」というサイトで説明されています）。 最初のrust-httpライブラリはすでに古くなっています。 彼女の潜在的な相続人Teepeeは、実質的に一時停止中のアニメーションです。 幸いなことに、 Hyperは良い候補のようです。 Rustの共生プロジェクトであるServoで既に採用されています。これは、RustのHTTPライブラリの役割に対する祝福と考えています。



Rust標準ライブラリは、非同期I / Oをまだサポートしていません。 この目的のために、非ブロッキングソケット入出力を提供する外部mioライブラリを使用できます。 グリーンストリームのサポートは、I / Oの簡素化の一環として廃止されました。



IronやNickel.rsなど、RustのいくつかのWebフレームワークが積極的に開発されています。 彼らとの状況が落ち着くまでには時間がかかるかもしれません。



Rust-Web言語？



いつかはライブラリとフレームワークの準備が整います。 問題は、RustがWeb開発に適しているかどうかです。 Rustの低レベルのメモリ管理とセキュリティ機能は複雑すぎますか？



最終的には、プロジェクトに何を期待するかにかかっていると思います。 上記で、短期プロジェクトでRustを動的言語と比較して、そのような場合、Rustの複雑さが正当化されない可能性があると述べました。 しかし、製品が十分に長持ちする（たとえば、6か月以上）ことを期待している場合は、Rustが適切な選択肢になります。



RustはWebスタートアップに適していますか？



スタートアップはどうですか？ 迅速なプロトタイピングと開発サイクルが必要です。 これはより議論の余地のある質問ですが、私は私の意見のままです：長期プロジェクトを期待している場合、適切なプログラミング言語を選択することが重要であり、Rustは特別な注意に値します。 ビジネスの観点から見ると、ラピッドプロトタイピングを提供する言語には大きな利点があり、ボトルネックのリファクタリングと削除はいつでも後のままにできます。 エンジニアリングの現実としては、リファクタリングのコストは通常​​、見かけよりも高く、システムの要素の多くを揺さぶっても、一度書かれたコードはまだどこかに保存されます。 今後数年間。



Rustをお試しください！



それにもかかわらず、Rustに精通することをお勧めします。 粗さは彼と一緒に可能ですが、私はそれらがすぐに消えると確信しています。