2025-10-10 Rust简介与安装

Rust 是一种系统级编程语言，由 Mozilla 研究院于 2010 年发起开发，现已成为由 Rust 基金会（由 Google、Microsoft、Amazon、Meta 等公司支持）维护的开源项目。

它以 内存安全、高性能、并发性强 而著称，被誉为“系统编程的现代解决方案”。

Rust 的核心特点

1. 内存安全（Memory Safety）

Rust 不需要垃圾回收（GC），也不需要开发者手动管理内存（如 C/C++ 的 malloc/free）。
它通过独特的 所有权（Ownership）系统 在编译时检查内存使用，彻底防止：
- 空指针解引用
- 悬垂指针（dangling pointers）
- 内存泄漏（在大多数情况下）
- 数据竞争（data races）

目标：像 C/C++ 一样快，但更安全。

2. 高性能

Rust 编译为原生机器码（通过 LLVM），性能接近 C/C++。
零成本抽象：高级语法不会带来运行时性能损失。
广泛用于操作系统、游戏引擎、浏览器组件等对性能要求极高的场景。

3. 并发安全（Fearless Concurrency）

Rust 的类型系统和所有权模型确保多线程并发时不会出现数据竞争。
你可以在不使用锁的情况下安全地共享数据，或在使用锁时避免死锁。

// 多线程示例（安全且高效）
use std::thread;

fn main() {
    let handles: Vec<_> = (0..10).map(|_| {
        thread::spawn(|| {
            println!("Hello from thread!");
        })
    }).collect();

    for h in handles {
        h.join().unwrap();
    }
}

4. 现代语言特性

Rust 拥有现代编程语言的优秀特性：

特性	说明
模式匹配（Pattern Matching）	类似函数式语言，强大且安全
枚举（Enums）和 `Option`/`Result`	强制处理 `null` 和错误，避免运行时崩溃
闭包（Closures）	支持函数式编程风格
包管理器 `Cargo`	自动处理依赖、构建、测试、文档
强大的类型系统	静态类型 + 类型推导
零成本抽象	高级语法不牺牲性能

实际应用场景

领域	代表项目/公司
系统编程	操作系统（Redox OS）、设备驱动
Web 后端	Actix, Rocket, Axum（高性能服务）
区块链	Solana, Polkadot, Near Protocol
浏览器引擎	Firefox（Servo 项目）
命令行工具	`ripgrep`, `fd`, `bat`（替代 grep/find/cat）
嵌入式开发	STM32, ESP32 等微控制器
WebAssembly	将 Rust 编译为 WASM，用于前端高性能计算

Hello, World!（Rust 版）

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

用 cargo run 运行：

cargo new hello-world
cd hello-world
cargo run

Rust 的学习曲线

优点：一旦通过编译，程序大概率是安全且正确的。
挑战：学习曲线较陡峭，尤其是：
- 所有权（Ownership）
- 借用（Borrowing）
- 生命周期（Lifetimes）

但社区常说：“Rust 编译器是你最好的老师”，它会给出非常详细的错误提示。

生态与社区

Cargo：Rust 的包管理器和构建工具，类似 npm 或 pip。
crates.io：Rust 的官方包仓库。
文档一流：The Rust Programming Language（“The Book”）是公认最优秀的编程语言教程之一。
社区活跃：连续多年在 Stack Overflow “最受喜爱语言” 调查中排名第一。

与其他语言对比

语言	与 Rust 对比
C/C++	性能相当，但 Rust 更安全，无需担心内存错误
Go	Go 更简单，但 Rust 性能更高，控制更精细
Python/JavaScript	Rust 慢于开发，但快于运行，适合性能关键场景