7 powodów, dla których warto użyć Rust do swojego następnego projektu rozwojowego

Odkryj Potencjał Języka Rust: Przewodnik dla Programistów

Czy zastanawiasz się nad nauką języka Rust jako programista? Ten artykuł pomoże Ci podjąć decyzję, prezentując kluczowe zalety Rusta, który zyskał popularność jako język programowania systemowego.

Zagłębimy się w charakterystyczne cechy Rusta, takie jak jego system typów, mechanizmy bezpieczeństwa pamięci i zarządzania własnością. Dodatkowo, przedstawimy listę pomocnych źródeł, które wspomogą Twój proces nauki.

Zacznijmy!

Czym jest Rust?

Rust to język programowania systemowego, którego początki sięgają 2006 roku jako osobisty projekt Graydona Hoare’a. W ciągu dekady stał się popularnym wyborem w dziedzinie programowania systemów i pokrewnych aplikacji. Średnie zarobki programisty Rust oscylują wokół 120 000 dolarów rocznie.

Jeśli rozważasz migrację z C++ na Rust, lub po prostu pragniesz poznać nowy język, Rust jest doskonałą opcją. Jak wskazuje ankieta StackOverflow Developer, Rust nieprzerwanie przez siedem lat utrzymuje pozycję najbardziej lubianego języka programowania.

Źródło obrazu: StackOverflow

Rust łączy w sobie wydajność języków niskiego poziomu, takich jak C i C++, z bezpieczeństwem języków wyższego poziomu, takich jak Python.

Od znanych projektów, takich jak Dropbox i Firefox, po WebAssembly i programowanie wbudowane, Rust znajduje szerokie zastosowanie w różnych obszarach tworzenia oprogramowania. Ponadto, Rust oferuje gotowe narzędzie do zarządzania pakietami o nazwie Cargo.

Cargo: Menedżer Pakietów Rust

Cargo to dedykowany menedżer pakietów dla Rusta. Dzięki Cargo możesz łatwo instalować pakiety ze skrzynek, czyli repozytorium pakietów Rust. Oprócz funkcji menedżera, Cargo pełni rolę narzędzia do testowania kodu, generowania dokumentacji i kompilacji.

Teraz, gdy masz ogólny obraz Rusta, przeanalizujmy jego unikalne cechy, które czynią go wszechstronnym językiem programowania systemowego.

Przejrzyste Komunikaty o Błędach

Jako początkujący programista, błędy będą nieodłączną częścią Twojej pracy, a debugowanie kodu zajmie Ci sporo czasu. Komunikaty o błędach i ostrzeżenia kompilatora będą nieocenioną pomocą w rozwiązywaniu tych problemów. Zrozumiałe komunikaty znacznie przyspieszą proces debugowania.

Przykładowy Komunikat o Błędzie

Gdy Twój kod nie skompiluje się poprawnie, Rust dostarczy Ci szczegółowy komunikat o błędzie, który wyjaśni, co należy poprawić i gdzie to zrobić.

W poniższym przykładzie zmienna num2 jest zdefiniowana wewnątrz funkcji inner(). To oznacza, że jej zasięg jest ograniczony do tej funkcji. Próba dostępu do niej spoza funkcji spowoduje zgłoszenie błędu przez kompilator:

fn main() {
      let num1 = 10;
      fn inner(){
          let num2 = 9; 
      }
      println!("Wartość num2 to: {}", num2);
  }

Komunikat o błędzie precyzyjnie wskaże problem.

error[E0425]: nie można znaleźć wartości `num2` w tym zasięgu
   --> src/main.rs:6:42
    |
  6 |     println!("Wartość num2 to: {}", num2);
    |                                           ^^^^ podpowiedź: istnieje zmienna lokalna o podobnej nazwie: `num1`
  

Ostrzeżenia Kompilatora

Kompilator Rusta informuje również o potencjalnych problemach w kodzie. Na przykład, jeśli zadeklarujesz zmienną, ale nigdy jej nie użyjesz, Rust wyświetli odpowiednie ostrzeżenie.

fn main() {
      let num1 = 10;
      let num2 = 9;
      println!("Wartość num1 to: {}", num1);
  }

W powyższym kodzie zmienna num2 została zadeklarowana, ale nie jest wykorzystana.

warning: nieużywana zmienna: `num2`
   --> src/main.rs:3:9
    |
  3 |     let num2 = 9;
    |         ^^^^ pomoc: jeśli jest to zamierzone, dodaj przedrostek z podkreśleniem: `_num2`
    |
  

Silne Typowanie

Kolejnym powodem, dla którego warto rozważyć Rust, jest jego system typów. Rust jest językiem mocno typowanym, co oznacza, że nie pozwala na automatyczną konwersję typów. Wymuszanie typu ma miejsce, gdy język niejawnie konwertuje wartość jednego typu danych na inny.

Na przykład, poniższy kod Pythona zadziała bez zarzutu. Dzieje się tak, ponieważ w Pythonie każda liczba różna od zera jest traktowana jako True, a więc instrukcja if jest wykonywana bez problemów – mimo że 10 jest liczbą całkowitą, a nie wartością logiczną.

num1 = 10
  if num1:
      num2 = 9
  print(f"num2 wynosi {num2}")

  # Wyjście: num2 wynosi 9

Z drugiej strony, Rust nie wymusza typów. Poniższy kod wygeneruje błąd:

fn main() {
      let num1 = 10;
      if num1{
          let num2 = 9; 
      }
  }

Błąd sygnalizuje niezgodność typów: oczekiwano wartości logicznej, a otrzymano liczbę całkowitą.

error[E0308]: niezgodność typów
   --> src/main.rs:3:8
    |
  3 |     if num1{
    |        ^^^^ oczekiwano `bool`, znaleziono liczbę całkowitą

Bezpieczeństwo Pamięci

Bezpieczeństwo pamięci to kolejna zaleta Rusta, która przyciąga programistów. Poniżej przedstawiamy zarys tego, jak ono działa.

Inicjalizacja Zmiennych

W Ruście, każda zmienna musi być zainicjalizowana przed użyciem. W językach takich jak C, poniższy kod, w którym num nie jest zainicjalizowane, skompiluje się i uruchomi bez błędów. Wartość niezainicjalizowanej zmiennej będzie przypadkowa.

#include <stdio.h>

  int main(void) {
      int num;
    printf("Wartość num wynosi %d", num);
    return 0;
  }
  // Wyjście: Wartość num wynosi 0

Próba wykonania czegoś podobnego w Ruście spowoduje błąd w czasie kompilacji. Rust eliminuje koncepcję „śmieci” w pamięci.

fn main() {
      let num:i32;
      println!("Wartość num to: {}",num);
  }

error[E0381]: użyta zmienna `num` nie jest zainicjalizowana
   --> src/main.rs:3:40
    |
  2 |     let num:i32;
    |         --- zmienna zadeklarowana tutaj, ale nie została zainicjalizowana
  3 |     println!("Wartość num to: {}",num);
    |                                          ^^^ `num` użyta tutaj, ale nie została zainicjalizowana
    |

Bezpieczeństwo Pamięci w Czasie Kompilacji

Rust zapewnia bezpieczeństwo pamięci na etapie kompilacji. Rozważmy prosty przykład. Pomimo tego, że warunek if jest zawsze prawdziwy, a num zawsze powinno być równe 100, próba wyświetlenia num spowoduje błąd.

fn main() {
      let num:i32;
      if true{
          num = 100;
      }
      println!("Wartość num to: {}", num);
  }

Dzieje się tak, ponieważ warunek jest oceniany w czasie wykonania, a kompilator nie może zagwarantować, że num będzie miało przypisaną wartość w czasie kompilacji.

error[E0381]: użyta zmienna `num` jest potencjalnie niezainicjalizowana
   --> src/main.rs:6:41
    |
  2 |     let num:i32;
    |         --- zmienna zadeklarowana, ale nie zainicjalizowana
  3 |     if true{
    |        ---- jeśli warunek `if` jest `false`, `num` nie zostanie zainicjalizowane
  4 |         num = 100;
  5 |     }
    |      - brakuje potencjalnie gałęzi `else`, inicjalizującej `num`
  6 |     println!("Wartość num to: {}", num);
    |                                         ^^^ `num` użyta tutaj, ale potencjalnie niezainicjalizowana

Komunikat o błędzie sugeruje, że dodanie gałęzi else zapewni, że num zawsze będzie miało wartość. Zatem poniższy kod zadziała bez błędów. Kompilator, wiedząc, że num ma wartość w czasie kompilacji, nie zgłosi żadnych błędów.

fn main() {
      let num:i32;
      if true{
          num = 100;
      }
      else{
          num = 50;
      }
      println!("Wartość num to: {}", num);
  }

Wartość num to: 100

Niezmienność Zmiennych

Warto wspomnieć, że zmienne w Ruście są domyślnie niezmienne. Oznacza to, że jako programista nie musisz się obawiać przypadkowego nadpisania wartości zmiennej. Oto przykład:

fn main() {
      let num1 = 10;
      num1 = 5;
      println!("Wartość num1 to: {}", num1);
  }

Ponieważ zmienna num1 została zainicjalizowana wartością 10, próba przypisania jej wartości 5 spowoduje błąd: „nie można przypisać wartości do niezmiennej zmiennej num1”.

error[E0384]: nie można dwa razy przypisać wartości do niezmiennej zmiennej `num1`
   --> src/main.rs:3:5
    |
  2 |     let num1 = 10;
    |         ----
    |         |
    |         pierwsze przypisanie do `num1`
    |         pomoc: rozważ uczynienie zmiennej mutowalną: `mut num1`
  3 |     num1 = 5;
    |     ^^^^^^^^ nie można dwa razy przypisać wartości do niezmiennej zmiennej

Własność i Pożyczanie

Mechanizm własności gwarantuje bezpieczeństwo pamięci. W skrócie, własność w Ruście można opisać w ten sposób:

Każda dana powinna mieć dokładnie jednego właściciela. Gdy właściciel wyjdzie poza zakres, dane są usuwane.

Rozważmy prosty przykład. Inicjalizujemy łańcuch str1, a następnie przenosimy jego wartość do str2. Ponieważ każdy obiekt może mieć tylko jednego właściciela, obiekt str1 jest usuwany, gdy tylko jego wartość zostanie przeniesiona do str2.

fn main() {
      let str1 = String::from("Rust");
      let str2 = str1;
      println!("Wartość str1 to: {}", str1);
  }

error[E0382]: zapożyczenie przeniesionej wartości: `str1`
   --> src/main.rs:4:42
    |
  2 |     let str1 = String::from("Rust");
    |         ---- przeniesienie następuje, ponieważ `str1` jest typu `String`, który nie implementuje cechy `Copy`
  3 |     let str2 = str1;
    |                ---- wartość przeniesiona tutaj
  4 |     println!("Wartość str1 to: {}", str1);
    |                                           ^^^^ wartość zapożyczona tutaj po przeniesieniu

Choć może się to wydawać nieintuicyjne, dla lepszego zrozumienia własności warto zapoznać się z koncepcjami pożyczania i referencji.

Szybkie Tworzenie

Omówiliśmy już kilka kluczowych cech języka Rust. Podsumowując:

• Rust jest zoptymalizowany pod kątem szybkości i bezpieczeństwa.
• Posiada wbudowane narzędzie do zarządzania pakietami i systemem budowania.
• Oferuje bogatą bibliotekę standardową.

Rust zapewnia programiście wszystko, czego potrzebuje. Dzięki temu możesz tworzyć aplikacje szybko, z minimalnym debugowaniem i szybszymi kompilacjami.

Wieloplatformowość

Rust pozwala na programowanie na wybranej przez Ciebie platformie. Obsługuje popularne systemy: Linux, MacOS i Windows.

Tworzenie aplikacji jest łatwe, ponieważ kod źródłowy Rusta można skompilować do pliku wykonywalnego, bez zależności od innych narzędzi kompilacji.

Wspierająca społeczność znacznie ułatwia proces nauki. Rust ma ogromną i rosnącą bazę użytkowników.

Popularność Rust w ankietach StackOverflow wskazuje, że istnieje duża społeczność, składająca się z wielu doświadczonych programistów, którzy chętnie dzielą się swoją wiedzą.

Oprócz oficjalnej dokumentacji, dostępne są strony z dokumentacją tworzoną przez społeczność oraz fora dyskusyjne. Możesz też sprawdzić subreddit Rust i grupy LinkedIn.

Zasoby Edukacyjne, które Ułatwią Ci Start z Rust

W tej sekcji przedstawiamy listę zasobów, które pomogą Ci rozpocząć przygodę z Rustem. Nie jest to lista wyczerpująca, ale zawiera rekomendowane samouczki, kursy i książki.

#1. Rust przez Przykład

Rust By Example uczy podstaw Rusta i standardowych bibliotek poprzez serię przykładów, które można uruchamiać w przeglądarce.

Omówione tematy obejmują skrzynie, Cargo (narzędzie do zarządzania pakietami w Ruście), typy, cechy, obsługę błędów i wiele innych.

#2. Rustlings

Rustlings to kolejny oficjalny materiał do nauki Rusta. Podobnie jak Rust By Example, opiera się na przykładach, ale wymaga skonfigurowania lokalnego środowiska, sklonowania repozytorium i rozwiązywania prostych zadań.

#3. Ścieżka Rust na Exercism

Rust Track na Exercism oferuje ponad 100 ćwiczeń, które pomogą Ci nauczyć się Rusta. Exercism to bezpłatna platforma, gdzie, oprócz rozwiązywania zadań, możesz otrzymać wsparcie od doświadczonych programistów.

#4. Kurs Ultimate Rust

Kurs The Ultimate Rust Crash Course, prowadzony przez Nathana Stocksa na Udemy, obejmuje:

• Podstawy programowania w Rust
• System modułów
• Typy danych i przepływ sterowania
• Referencje i pożyczanie
• Struktury, cechy i kolekcje

#5. Ultimate Rust 2: Koncepcje Zaawansowane

Ultimate Rust 2 jest kontynuacją kursu Ultimate Rust Crash Course i omawia takie zagadnienia jak:

• Domyknięcia
• Iteratory
• Obsługa błędów
• Testy jednostkowe i integracyjne
• Logowanie, wielowątkowość i kanały

#6. Rust lang: Kompletny Przewodnik dla Początkujących 2023

Kurs Udemy, prowadzony przez Catalina Stefana, to kompleksowy przewodnik po programowaniu w Rust. Obejmuje on takie zagadnienia jak:

• Podstawy Rusta
• Typy danych, struktury kontrolne
• Funkcje, cechy
• Zarządzanie pamięcią
• Współbieżność

#7. Programowanie Rust: Szybkie, Bezpieczne Tworzenie Systemów

Programming Rust wydana przez O’Reilly to popularna książka o programowaniu w języku Rust, która wprowadzi Cię w:

• Podstawowe typy danych
• Własność i pożyczanie
• Programowanie asynchroniczne
• Szybkie aplikacje wielowątkowe
• Domyknięcia, iteratory
• Kolekcje

#8. Język Programowania Rust, Wydanie 2

Język programowania Rust jest autorstwa uznanych członków społeczności Rust. Książka ta zawiera wszystko, co trzeba wiedzieć o tym języku, w tym:

• Własność i pożyczanie
• Typy i cechy
• Inteligentne wskaźniki i wielowątkowość
• Testowanie i obsługa błędów

#9. Kompletny Przewodnik po Programowaniu w Rust

Kompletny przewodnik po programowaniu w języku Rust firmy Packt obejmuje:

• Implementację struktur danych w Ruście
• Tworzenie komponentów wielokrotnego użytku i testowalnych w Ruście
• Projektowanie aplikacji wielowątkowych i algorytmów
• Zastosowanie Rusta w WebAssembly, aplikacjach sieciowych i wierszu poleceń

#10. Kreatywne Projekty dla Programistów Rust

Jeśli masz już doświadczenie w programowaniu i uczysz się Rusta, dobrym sposobem na naukę będzie budowa projektów z obszaru, który Cię interesuje. Kreatywne Projekty dla Programistów Rust firmy Packt pomoże Ci w nauce poprzez realizację projektów takich jak:

• Tworzenie usług internetowych w stylu REST
• Gry 2D
• Tworzenie aplikacji internetowych z WebAssembly
• Emulatory maszyn wirtualnych
• i wiele więcej!

Podsumowanie

Ten artykuł przedstawił przegląd języka Rust jako języka programowania systemowego, opisując jego cechy, takie jak bezpieczeństwo pamięci i zaawansowane zarządzanie pakietami. Przedstawiliśmy również listę źródeł edukacyjnych, które mogą pomóc Ci w rozpoczęciu pracy z Rust.

Kolejnym krokiem może być wybór jednego lub więcej z wymienionych zasobów, aby poznać podstawy Rusta. Powodzenia w programowaniu w języku Rust!

Możesz również zapoznać się z ofertami dostawców hostingów serwerów Rust.