① Rust 和 C++ 有哪些优劣
Rust 野心勃勃的想要取代 C++,别人问你们对 Go 怎么看的时候他们就直接回答我们的目标是 C++,Go 也是个很好的语言balabala。
GitHub Wiki 页面上有一个简单的比较 Rust for CXX programmers · rust-lang/rust Wiki · GitHub
最直观的区别就是 Rust 没有 C++ 的历史包袱和 C 包袱,所以一切都能更 clear。还有现代的模块系统。但如果仅仅如此就仅仅是一个 Better C++。
但是 Rust 有更精细的编译时检查,把 C++ 的 RAII 模式进行严格的编译时检查,做到了编译时的隐式确定性析构。同时区分了 mut 和非 mut,保护数据的不变性的同时能更适合并发。将类型安全执行到可以达到的极致。(匿名用户的答案非常棒!)
并且,虽然 C++ 也在不断吸取函数式特性,但是 Rust 做得更彻底,模式匹配和代数数据类型结合起来的威力谁用谁知道。错误处理就用的这种方法,没有异常,也不像 Go 有额外的返回值。
对泛型的支持很好,而且泛型出错了编译器的错误信息也很友好,不像 C++ 的模板编程……实际上所有的错误信息都很友好,用人话给你说清楚了你遇到了什么问题,有的时候还能帮你提供修改建议。
同时有模式匹配样式的宏,在代码生成的同时保证安全。这个我是听 @权循真 (upsuper) 说的……他说声明被一堆宏穿插过来穿插过去,他去 IRC 抱怨别人回复说你去 Servo 组用 Rust 吧,没有这个问题……
尽管生命期的概念有点费解,但是语言本身的元素并没有那么多,不需要学习太多的概念。C++ 中构造函数都有各种细节各种坑我简直难以想象。只有类似接口的东西,没有继承可能对一些人来说很不习惯——但是你真的需要继承吗?
Rust 的参与者很多都是资深的 C++ 程序员,是一个很对 C++ 程序员胃口的语言。而且上手也很简单,常用指针基本都有对应版本。名字空间的 :: 操作符更是熟悉。
② 2020-09-26:请问rust中的&和c++中的&有哪些区别
RUST中的&表示引用
Rust 有编译时变量引用检查
&引用的变量默认情况下不可以直接修改(可以使用unsafe{})
&mut 引用的变量可以在生命周期内部仅能同时存在至多一个,可以当C/CPP中指针用
&/&mut引用的变量会在作用域结束后释放
如果必须要有多个引用或多个变量实例,可以使用clone()方法
以上特性均为编译时特性,不影响运行时性能
C/CPP中 &表示变量的内存地址,是偏向底层的,C/CPP没有编译时变量检查,所以比较自由
③ java和Rust在实现多线程编程时的异同
Java的实现
打开Follower.java里的这个函数
这里的Follower.this.invitations就是我们的消息队列,定义是:private LinkedList<Invitation> invitations;LinkedList不是线性安全的集合,需要我们加同步。具体的同步方法就是函数里写的,通过Java常见的用wait,notify和notifyall给对象加锁。
处理并发有wait、notify和notiyall,有兴趣的朋友可以去这里了解一下:http://www.importnew.com/16453.html。Follower就是一个等待leader发送invitation,处理并返回结果的过程。
Leader.java
这么一段代码:
里面就是Leader发送邀请inv,并等待follower返回结果的大概逻辑,通过对消息体加锁,是Java传统的实现多线程并发的方式。还有消费者的消息队列也会加锁,在Java里,有个对象叫LinkedBlockingQueue,是不用加锁就可以put和take的,但在例子里,我们选用了更简单的LinkedList,也是为了表现一下加锁的逻辑。
Rust的实现
Leader的结构为:
Follower的结构为:
对于其他语言转过来的同学,这里的Vec,i32,bool都很好理解,不过里面出现的Arc和Mutex,Sender,Receiver就是新东西了,上面这4个都是Rust标准库的东西,也是这次分享要介绍的重点对象,是这4个东西共同实现了消息的生产,传递和消费。
下面简单介绍一下分别是做什么用的:
Arc<T>实现了sync接口。Sync接口是做什么呢?权威资料是这么说的:当一个类型T实现了Sync,它向编译器表明这个类型在多线程并发时没有导致内存不安全的可能性。
如果看不懂不要紧,我们先看看实际中是怎么用的:
在这个例子里,我们关注这几句:
let data = Arc::new(Mutex::new(vec![1u32, 2, 3]));
let data = data.clone();
let mut data = data.lock().unwrap();
下面分别解释一下是做什么的:
简单的说Arc::new表明了这是通过clone()方法来使用的,每clone,都会给该对象原子计数+1,通过引用计数的方法来保证对象只要还被其中任何一个线程引用就不会被释放掉,从而保证了前面说的:这个类型在多线程并发时没有导致内存不安全的可能性。
如果我们不定义为Arc<>就传到其他线程使用,编译器会报:
error: capture of moved value: `data`
data[i] += 1;
我们可以记住clone()就是Arc的用法。
接下来我们看Mutex:
Mutex实现了send接口。同样,在权威资料里是这么描述的:这个类型的所有权可以在线程间安全的转移
那我们又是怎么用Mutex的呢?就是用lock().unwrap()。lock()的作用是获取对象,如果当前有其他线程正在使用Mutex<T>里面的T对象时,本线程就会阻塞,从而保证同时只有一个线程来访问对象,mutex也另外提供了try_lock()的方法,是不阻塞的,只要其他线程被占用,就返回err,通常Arc和Mutex都是一起使用的。
回到我最原始的题目,Mutex和Arc实现了对象本身的线程共享,但是在线程间如何传递这个对象呢?就是靠channel,channel通常是这么定义的let (tx, rx) = mpsc::channel();它会返回两个对象tx和rx,就是之前我提到的sender和receiver。
在我的Rust实现里,关键的语句是以下几个:
let leaders = (0..leader_cnt).map(|i|
Arc::new(Mutex::new(Leader::new(i,dance_types.len() as i32)))
).collect::<Vec<_>>();
这一句是new一堆leader出来,Arc和Mutex表明leader是可以多线程共享和访问的。
同样Follower也是:
let followers = (0..follower_cnt).map(|i|
Arc::new(Mutex::new(Follower::new(i,dance_types.len() as i32,leader_cnt)))
).collect::<Vec<_>>();
接下来这几句就有点不好理解了。
这里定义了一堆的sender和receiver,其中把他们都作为leader和follower的成员变量存起来。大概意思就是每一个leader都通过sender列表可以发送invitation给所有follower,同时又有单个receiver来接受所有follower发给自己的处理结果inviresult。
同样follower也是这么做。这样在之后每一个follower和leader作为一个线程跑起来之后,都能在相互之间建立了一条通信的通道。
这个是和Java实现多线程并发最大的不同之处!Java是通过给对象加锁,Rust是通过channel转移对象的所有权,在代码里,leader发送inv给folloer是下面这一句
match self.senders[*follower_id as usize].lock().unwrap().send(inv){,其中的lock().unwrap()是获得该leader对该follower的发送通道的所有权,send(inv)就是转移具体的发送对象invitation所有权了。
这个转移按照我的理解,应该是内存拷贝。就是在follower接收的时候,let inv = match self.receiver.recv() { ,原来leader里面的inv在send之后已经是不可访问了,如果你之后再次访问了inv,会报use of moved value错误,而follower里面的inv则是在follower的栈里新生成的对象,所以,在Java里面我只定义了invitation对象,但是在Rust里面,我要再定义一个InviResult,因为我即使在follower线程里面填了result字段,leader线程也不能继续访问inv了。所以需要依靠follower再次发送一个invresult给leader,所以整个Rust程序大概就是这么一个思路。
实践总结
之前我测试比较Java和Rust实现的性能时,由于没有把调试信息去掉,导致Java比Rust慢很多,特别是那些调试信息都是调用String.format,这是比几个string相加慢上10倍的方法,两者都去掉调试信息后,leader和follower都会2000的时候,在我低端外星人笔记本里,性能差别大概是2倍吧,没我想象中大,Rust的程序整个写下来比较费力,一方面是对ownership机制不熟,思维没有转变过来,另一方面Rust的确需要开发者分部分精力到语法细节上。
编者注:冯总也有一些其它的实践体会,请参见CSDN对冯耀明的专访,请戳这里。也可以查看他的个人博客里的总结。
下面摘录采访中关于Rust的内容过来:
首先Rust里面的ownership和lifetime概念真的很酷,就因为这个概念实现无内存泄露,野指针和安全并发。
其次,Rust的语法不简单,也是有不少坑的,据说Rust的潜在用户应该是现在的C和C++程序员,他们可能会觉得比较习惯,说不定还 觉得更简单。由于ownership机制,一些在其他语言能够跑通的程序在Rust下就要调整实现了,它会改变你写程序的思维方式。据说一些写Rust超 过半年的程序员已经爱上它了!
我对Rust感受较深的是下面几点:
初学者不熟悉ownership机制,会无数次编译失败。但一旦编译成功,那么程序只剩下逻辑错误了。同样,由于ownership机制,将来在项目里修改Rust代码将可能是痛苦的过程,因为原来编译通过的代码可能加入新功能就编译不过了,这是我的猜测。
Rust编译速度慢,不过据说最近每一个Rust新发布的版本编译速度都比之前的版本提高了30%。
Rust没有类,有的是结构体加方法,我喜欢这种简单的概念。
Rust没有类继承,只有接口,虽然接口可以提供默认的实现。这样一来,在大型项目里原来类继承来重用代码的效果是否就要用成员变量实例来完成呢?
Rust没有null,取而代之的是None和Option<T>,也因此,结构体在初始化的时候必须初始化所有字段。
Rust有我一直很想要的错误值返回机制,而不必通过抛异常或者需要每每定义包含结果和错误体实现。
Rust用send和sync两个接口来处理多线程并发,其中Arc<T>和Mutex<T>分别实现了这两个接口,简单易用。
Rust目前没有一个强大的IDE,支持断点调试,变量监控等。
它跟现在动态语言是两个截然不同的方向,它适合一些资深的程序员,我倒是觉得有必要有这么一本书,叫《从C++到Rust,你需要改善的20个编程 习惯》,能从实践上告诉开发者Rust里我们应该遵从什么样的编程习惯。Rust未来是否像C那样流行开来成为新一代的主流语言没有人能够知道,但它绝对 是值得你去了解和关注的语言。
进一步的思考:反转链表 - Java和Rust的不同实现
Rust的list应该怎么定义,譬如反转列表又是怎么做呢?
由于ownership的机制和不存在空指针的情况,很多在其他带GC的语言能够跑起来的程序在Rust下面就要换一种做法。最近试用Rust的基础数据结构时,更加加强了我的看法。下面以最原始的链表list为例。
在Java中,考虑最基本的链表定义
class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int x) {
val = x;
}
@Override
public String toString() {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("[");
sb.append(val);
ListNode pNext = this.next;
while (pNext != null) {
sb.append(",");
sb.append(pNext.val);
pNext = pNext.next;
}
sb.append("]");
return String.format("%s", sb.toString());
}
}
如果我们要反转链表,可以这么做:
public ListNode reverseList(ListNode head) {
if (head == null) {
return null;
}
ListNode pNext = head.next;
ListNode pPrevious = null;
while (head != null) {
pNext = head.next;
head.next = pPrevious;
pPrevious = head;
head = pNext;
}
return pPrevious;
}
那如果我们按照一般思维,在Rust里对应的实现就是这样子的:
struct ListNode{
id :i32,
next :Option<Box<ListNode>>
}
反转链表:
fn reverseList2(head :&mut Option<Box<ListNode>>) -> Option<Box<ListNode>> {
match *head{
None => None,
Some(head) => {
let mut head = Some(head);
let mut pNext = head.unwrap().next;
let mut pPrevious:Option<Box<ListNode>> = None;
while true {
match head {
None =>{break;}
_ =>{}
}
pNext = head.unwrap().next;
head.unwrap().next = pPrevious;
pPrevious = head;
head = pNext;
}
pPrevious
}
}
}
然后编译,报了以下错误:
=》match *head{
ERROR:cannot move out of borrowed content
=》 pNext = head.unwrap().next;
ERROR:cuse of moved value: `head`
这些错误就是因为Rust的ownership机制,让我们无法像Java或者C++里保存临时变量,特别是在循环里。反复试过各种写法,都行不通。
最后,换成这么来做
链表定义:
use List::*;
enum List {
Cons1(i32, Box<List>),
Nil,
}
// Methods can be attached to an enum
impl List {
#[inline]
fn new() -> List {
Nil
}
#[inline]
fn prepend(self, elem: i32) -> List {
Cons1(elem, Box::new(self))
}
fn len(&self) -> i32 {
match *self {
Cons1(_, ref tail) => 1 + tail.len(),
Nil => 0
}
}
fn stringify(&self) -> String {
match *self {
Cons1(head, ref tail) => {
format!("{}, {}", head, tail.stringify())
},
Nil => {
format!("Nil")
},
}
}
}
fn reverseList(list:List, acc:List ) -> List{
match list{
Cons1(val,tail) => {
reverseList(*tail,acc.prepend(val))
}
Nil => acc
}
}
fn main() {
let mut head = List::new();
let mut i=0;
while i < 10 {
i+=1;
head = head.prepend(i);
}
println!("{:30}",head.stringify());
let result = List::new();
let result = reverseList(head,result);
<span style="white-space:pre"> </span>println!("{:30}",result.stringify());
}
从结果可以看到,链表已经实现反转了。所以在Rust下面,很多做法都要换一下。有人说这就是Rust函数式编程的思维。我但愿这种递归式的做法不会有溢出。
④ 大家如何评价Rust语言
我用rust正在写一个区块链项目。
如果不熟悉它的机制,很可能会写得非常啰嗦。
举个例子Mutex<RefCell<Rc>>> 这种类型多了会让人崩溃。
c++很多东西被简化了, 比如拷贝构造函数变成了Copy trait,移动构造函数自带。 RAII被rust强推(连lock都是).. 想要用内存不安全的操作需要加unsafe。c++那几个智能指针变成rust的基本类型了。所有的变量都会有一个所有权,不用智能指针的话,只能用引用(rust叫借用),增加了很多限制。指针什么的很难看到了(写起来啰嗦)
恶心的生命周期标注,没有ide很容易被这个烦死。
没了容器类, 这个习惯c++的要吐槽。
加了很多函数编程的概念。 比如: arr.to_iter().filter(|x| x.age > 20), 还有模式匹配,高阶枚举,但总体没有scala ocaml这类强大。
完全编译时, 极少运行时(有类似c++的typeid),要想用类似java的反射机制就不要想了。 泛型和c++一样, 基本就是一个文本替换(宏)
常用的功能, 如多线程,日志,文件,网络等都比c++ std和boost好用很多, 但是功能也没有那么强大, 不少功能和c一样直接在系统内核上封装了一下,写起来跟c有点像。
完全抛弃面向对象,和go很像,全是struct。这点真心比c++半吊子面向对象强。
比c++方便最多的地方是有一个模块管理系统,项目的结构都是订死的(和sbt有点像),灵活性不强。
目前社区不完善,基本上找不到什么有用的论坛。debug比较痛苦。
总体觉得是c++的阉割版,写起来很难像c++一样放得开。小项目会快那么一点,毕竟不用写makefile。
⑤ rust性能到底有多好
这个和c++大同小异。 因为把大量的运行时放到了编译时。 只不过编译器优化不够还达不到c++性能。
其实rust和c++的关系很想scala和java的关系。 rust和c++很多概念甚至库都是通用的,抽象化方式,比如泛性,多态,可变性,拷贝构造,移动构造,都是一样的。 你要是写过c++再来写rust,就会吐槽原来这个功能也有啊...
运行速度上rust c++ java都是大同小异,io处理上 java甚至比rust还要快。内存消耗rust和c++是一个级别的,都非常低。 另外很多人写rust喜欢用arc cellref这些只能指针, 其实是给这些变量增加了动态性会导致额外开销,所以这些特性用多了后,rust性能也不会太高:
⑥ Rust工作台怎么使用
对准它然后按E 接下来就把装备放进去,修东西,会需要一些材料。
⑦ 为什么Rust这样的语言还需要C/C++编译器
需要用 VS 的链接器,应该是需要支持 FFI 的原因。Windows 是 Rust 承诺要支持的主要平台之一,这意味着,Rust要有能力和Windows上的静态库和动态库来交互。这时候,MSVC的ABI就是绕不过去的一个问题。可以参考 Rustup 的官方文档对Windows平台的描述,rust-lang-nursery/rustup.rs。 Windows平台上有两套ABI,一个是MSVC,一个是MinGW。所以你其实有两个选择,要么安装 msvc,然后
rustup install stable-x86_64-pc-windows-msvc
要么安装 MinGW,然后
rustup install stable-x86_64-pc-windows-gnu
在 Rustup 的文档上有这么一句话 By default rustup on Windows configures Rust to target the 32-bit MSVC ABI, that is the i686-pc-windows-msvc target triple. 所以,默认安装的话,你需要安装 msvc。