Rust vs C ++：开发人员的快速指南

Rust和C ++是两种强大的系统编程语言，每种语言都具有独特的优势，它们比其他项目更适合某些项目。

本指南将翻阅并比较这些语言的核心功能，以帮助您确定哪种最适合您的下一个网络项目。

记忆安全

内存安全对于防止诸如缓冲区溢出，内存泄漏和指针问题之类的错误至关重要，这些错误可能导致崩溃或安全​​漏洞。

锈记忆安全模型

Rust通过所有权，借款和终身来执行记忆安全：

• 所有权模型： Rust使用独特的所有权系统，其中每个数据随时都有一个所有者。当所有者脱离范围时，Rust会自动处理内存。该模型消除了对手动内存管理或垃圾收集的需求。
• 借用和终身： RUST允许数据不成熟或诱人，但不能同时借入。这可以防止编译器进行数据竞赛，即使在复杂的多线程程序中也是如此。Rust的终身注释还有助于有效地管理记忆，确保参考不会超过其数据。

通过在编译时执行这些规则，几乎不可能遇到诸如NULL指针删除，缓冲区溢出和无用的错误错误之类的错误。

C ++的内存管理方法

C ++为内存管理提供了强大的工具，但具有更少的自动安全功能：

• 手动内存管理： C ++开发人员可以使用原始的指针直接分配和交易记忆，从而提供灵活性，但需要纪律以避免记忆泄漏或悬挂指针。
• 明智的指针： 现代C ++（自C ++ 11以来）包括智能指针 std :: unique_ptr，std :: shared_ptr和 std :: feek_ptr，这有助于管理内存，通过在不再使用资源时自动释放它们。
• RAII（资源获取是初始化）： C ++使用RAII来管理资源，该资源将资源管理与对象的生命周期联系起来。这有助于管理内存，但依赖开发人员纪律，因为编译器并未严格执行这些规则。

尽管C ++在管理内存方面具有灵活性，但如果不仔细处理，缺乏编译器增强的内存安全性可能会导致运行时内存问题。

并发

并发允许程序同时处理多个操作，这是应用程序中响应能力和有效资源使用的关键功能。

锈的并发优势

Rust的所有权模型使编写并发代码的本质更安全：

• 数据竞赛预防： Rust的编译器执行严格的借贷规则，因此不会发生任何数据竞赛，因为只有一个线程可以在任何给定时间突变数据。此功能内置在Rust的并发模型中。
• 编译时的线程安全： 生锈有 发送 和 同步 指定类型是否可以安全传输或通过多个线程访问的特征。这些特征是自动实施的，使得在代码运行之前更容易捕获线程安全问题。
• 高级并发基础： Rust提供并发原始图 频道 对于线程和库之间的消息，例如 Tokio 对于既具有性能又安全的异步编程。

C ++的并发功能

C ++具有强大的并发支持，但在程序员身上承担责任：

• 线程库： C ++提供 std ::线程 以及其他库支持多线程，允许具有强大的并发功能，但没有严格的数据竞赛保护。
• 静音和锁： C ++需要手动使用静音，条件变量和锁来管理线程对共享资源的访问。正确使用这些机制对于避免数据竞赛至关重要。
• 原子操作： C ++包括 <Atomic> 在没有锁的情况下，确保对共享数据进行操作的库是安全的 - 但是开发人员必须了解何时以及如何使用它们以避免不确定的行为。

C ++为程序员提供了对并发性的更多手动控制，但缺少Rust提供的严格编译时间检查，从而更容易引入并发错误。

错误处理

错误处理会影响程序如何处理意外情况，例如无效输入或操作失败。

Rust的错误处理结果和选择

Rust避免例外，选择更可预测的错误处理：

• 结果和选项类型： Rust使用 结果 和 选项 无例外处理错误的类型。结果代表成功（好）或失败（犯错），虽然将选项用于可能存在或可能不存在的值。
• 明确的错误处理： 通过要求函数返回 结果 要么 选项，开发人员可以明确处理错误，从而减少了未经治疗异常的机会并提高代码可靠性。
• 模式匹配： Rust的图案匹配语法（匹配）允许开发人员轻松处理不同的错误案例，从而使错误处理清晰可管理。

C ++的基于异常的错误处理

C ++使用不同的方法与运行时例外：

• 试用块块： C ++使用Try-Catch块进行异常处理，在运行时可以抛出和捕获异常。这种灵活性使开发人员可以在全球处理错误，但可以导致性能开销。
• RAII和资源安全： C ++可以通过RAII将资源管理与异常安全联系起来。但是，必须仔细管理例外，以避免记忆泄漏。
• 替代错误处理： 一些开发人员避免了异常，以支持返回错误的代码或诸如诸如 STD ::可选 控制性能并避免不可预测性。

Rust的方法通常被视为更安全，更可预测，而C ++的异常模型具有灵活性，但以潜在的性能问题为代价。

编译时间安全

编译时间安全检查可以在代码运行之前预防常见错误，这可以减少昂贵的运行时间调试。

Rust严格的编译时间安全

Rust的编译器很严格，并执行了一系列规则：

• 所有权和借贷支票： Rust的编译器在编译时间检查所有权和借款规则，以防止执行前数据竞赛和内存问题。
• 类型安全和终生注释： Rust强制执行严格的类型安全性，其寿命注释使其使得参考不会超过所有者，从而阻止了常见的运行时错误。
• 较少的运行时错误： 由于Rust的编译时间检查，在运行时出现了较少的错误，从而使应用程序更加稳定和可靠。

C ++的灵活编译时间安全

C ++提供编译时类型检查，但限制性较小：

• 类型安全： C ++在编译时检查类型，但是隐式铸造和更严格的规则可能会导致与类型相关的运行时错误。
• 模板元图： C ++通过模板支持强大的编译时间功能，使开发人员可以在编译时执行一些计算，尽管它可以使调试更具挑战性。
• 安全保证更少： C ++不会在编译时间执行借用或所有权，因此内存安全问题在运行时很难捕获。

Rust的严格编译时间检查有助于保持安全性，而C ++的灵活性则可以快速开发，但可能会导致更多的运行时调试。

性能

两种语言都是为了高性能而设计的，但它们采用了不同的方法。

Rust用零成本抽象的表现

Rust被优化以匹配C ++性能，而无需添加开销：

• 零成本的抽象： Rust的抽象（如迭代器和图案匹配），没有增加运行时的成本，使其像低级代码一样保持其性能。
• 优化的内存管理： Rust的所有权系统可最大程度地减少运行时内存管理，与其他语言相比，将垃圾收集开销。
• 有效的编译器优化： Rust的LLVM后端进行了优化，使Rust的性能接近或有时比C ++更好。

C ++的性能和低级控制

C ++长期以来一直是性能的标准：

• 手动内存管理： C ++使开发人员完全控制了内存分配和硬件资源，这对性能敏感的应用程序有益。
• 高优化： C ++编译器（例如GCC和Clang）具有高优化功能，使C ++对于低延迟，高频应用非常有效。
• 硬件的灵活性： C ++允许直接控制硬件，这是实时系统，嵌入式系统和游戏开发等应用程序的理想选择。

尽管Rust在许多情况下可以匹配C ++的性能，但C ++提供了对低级优化的更好控制，使其在性能方面流行。

生态系统和工具

每种语言的生态系统都会影响生产率和易于构建大型项目的便利性。

Rust的现代工具与货物

Rust的生态系统建立在现代发展实践中：

• 货物包经理： 货物简化了项目管理，依赖性解决和建设，从而更容易使用包装和维护项目。
• Rich Crates.io库： Rust的官方包装存储库Crates.io，为各个领域提供了一系列高质量，维护良好的库。
• 集成测试和文档： 货物支持内置的测试，基准测试和文档生成，创造了简化的开发环境。

C ++的成熟生态系统和工具多样性

C ++从数十年的发展和广泛的生态系统中受益：

• 已建立的图书馆和框架： C ++在GUI开发到实时图形和机器学习方面都有广泛的库选择。
• 各种工具选项： 构建Cmake，Makefiles和Ninja之类的系统具有强大的功能，尽管它们可能需要比Rust的货物更多的设置。
• 广泛的社区支持： C ++的成熟社区为解决挑战提供了广泛的支持和广泛的资源，尤其是在游戏开发和科学计算等专业领域。

Rust的现代工具使设置变得更加容易，而C ++长期建立的生态系统支持广泛的应用程序，并提供广泛的工具选择。

互操作性

互操作性是指与其他系统或语言使用语言的易用性。

Rust与C/C ++的互操作性

Rust具有越来越多的互操作性功能：

• 外国功能接口（FFI）： Rust的FFI允许直接调用C代码，从而更容易与旧式系统或对性能敏感的C库进行连接。
• FFI的手动内存管理： 在跨FFI边界管理内存时，Rust需要额外的护理，以维持所有权和安全原则。

C ++的广泛互操作性

C ++与C无缝集成：

• 与C的直接互操作性： C ++设计为与C兼容，允许直接在C ++代码中使用C庞大的C库生态系统。
• 其他语言的绑定： C ++具有针对其他语言的绑定（例如带有boost.python的Python），使其在多语言项目中具有很高的用途。

尽管Rust的互操作性正在增长，但C ++仍然是与现有C库直接集成的首选选择。

为您的下一个项目选择Rust或C ++

这是您何时选择一种语言而不是另一种语言的快速摘要。

为什么选择生锈

• 没有垃圾收集的记忆安​​全： 通过编译时间检查确保安全性，使其非常适合以安全为中心的项目。
• 安全并发： Rust的所有权模型支持安全的多线程，非常适合可扩展的并发应用程序。
• 现代工具： 随着货物和不断增长的生态系统，Rust提供了平稳的开发体验。
• 日益普及： RUST在Web组件，系统编程和云服务中获得了吸引力。

为什么选择C ++

• 成熟的生态系统： 对于需要大量库并与现有系统集成的项目，C ++提供了一个完善的环境。
• 绩效控制： C ++可低水平访问内存和硬件，这是游戏开发和嵌入式系统的核心功能。
• 遗产兼容性： 涉及维护现有C或C ++代码库的项目受益于C ++与C的直接兼容性。
• 特定领域的行业标准： 由于其往绩和工具，许多高性能行业（例如游戏开发和金融系统）都依赖C ++。