Що пишуть мовою програмування Rust?

Rust мова програмування продовжує привертати увагу розробників своєю унікальною комбінацією безпеки, продуктивності та інноваційних концепцій. У цій статті разом із компанією FoxmindED ми розглянемо ключові аспекти Rust, починаючи з його історії та закінчуючи оглядом перспектив розвитку.

Це компільована мова програмування загального призначення, яка з’явилася 2010 року. Вона поєднує в собі швидкість і ефективність C++ з безпекою пам’яті та продуктивністю мови високого рівня. Rust був створений Грейдоном Хором, колишнім співробітником Mozilla, який хотів створити мову для високої продуктивності та безпеки пам’яті, але водночас була б зручнішою для розробки, ніж C++.

Як першу стабільну версію її було випущено у 2015 році. Відтоді вона швидко набирає популярність і стає однією з найбільш затребуваних мов програмування.

Основні концепції

Мова rust – мультипарадигменна, тобто вона підтримує кілька різних підходів до програмування. Це дає змогу розробникам обирати найбільш вигідний підхід для конкретного завдання. Перелічимо головні концепції:

1. Процедурне програмування. У Rust воно базується на структурованих блоках коду – процедурах або функціях. Приклад використання процедур може виглядати таким чином:

fn main() {

    println!("Example of procedural programming in Rust");

    another_function();

}

fn another_function() {

    println!("This is another function");

}

2. Паралельне програмування

Раст мова програмування надає інструменти для ефективного написання паралельного коду з використанням концепції володіння (ownership), що дає змогу створювати безпечні паралельні програми. Приклад:

fn main() {

    // Running two tasks simultaneously

    let handle1 = std::thread::spawn(|| {

        println!("Task 1");

    });

    let handle2 = std::thread::spawn(|| {

        println!("Task 2");

    });

    // Waiting for tasks to complete

    handle1.join().unwrap();

    handle2.join().unwrap();

}

3. Функціональне програмування

У Rust функціональне програмування підтримується через функції вищого порядку, замикання і роботу з ітераторами. Наведемо приклад:

fn main() {

    // A function that returns the sum of two numbers

    fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {

        return a + b;

    }

    // Calling a function

    println!("The sum of numbers 1 and 2 is equal {}", add(1, 2));

}

4. Об’єктно-орієнтоване програмування. Хоча Rust не є яскравим представником ООП, він підтримує його основні принципи. Структури та реалізації (trait) використовуються для створення об’єктів і визначення їхньої поведінки: 

struct Rectangle {

    width: u32,

    height: u32,

}

impl Rectangle {

    fn area(&self) -> u32 {

        self.width * self.height

    }

}

fn main() {

    let rect = Rectangle { width: 10, height: 20 };

    println!("Area of ​​a rectangle: {}", rect.area());

}

Ці приклади демонструють, як Раст уміло інтегрує різні концепції програмування, надаючи розробникам потужний і гнучкий інструмент для створення високоякісних програм.

Сфери застосування 

Цю мову можна використовувати для розробки широкого спектра додатків, включно з:

• Системне програмування — розробка операційних систем, драйверів пристроїв та інших системних програм.
• Веб-розробка — розробка веб-додатків і веб-серверів.
• Мережеві додатки — розробка мережевих протоколів і додатків.
• Блокчейн — розробка децентралізованих додатків.
• Вбудовувані системи — розробка пристроїв, що працюють з обмеженим обсягом пам’яті та ресурсів.

Ось деякі приклади проєктів, виконаних на Rust… У 2020 році розробники Linux запропонували впровадити новий код на Rust, що працюватиме з наявною інфраструктурою ядра, написаною на С. Ініціативу, яку підтримав навіть Лінус Торвальдс, описують як експериментальну, але доволі перспективну для розроблення абстракцій Rust у підсистемах і написання драйверів.

Google також планує використовувати Rust у ядрі Linux після впровадження мови в Android з метою підвищення безпеки. Microsoft використовує Rust для зменшення помилок, пов’язаних із пам’яттю, у компонентах Windows.

Facebook, приєднавшись до Rust Foundation у 2021 році, підтвердила тренд розвитку Rust як кращої мови для системного програмування. Цей вибір роблять й інші великі компанії, включно з Amazon Web Services, Google, Huawei, Microsoft і Mozilla. Усе це свідчить про перспективи Rust у світі програмування.

Особливості та переваги

Однією з ключових особливостей цієї мови програмування є система володіння, яка забезпечує безпеку пам’яті. Вона дає змогу розробникам точно вказати, хто володіє кожним об’єктом у пам’яті, що допомагає запобігти витоку пам’яті та іншим помилкам.

Система володіння тут заснована на таких поняттях:

• Власність (ownership) – це відношення між об’єктом і змінною, яка його використовує.
• Копіювання (move) – операція, яка переміщує значення з однієї змінної в іншу.
• Захоплення (borrow) – операція, яка дозволяє змінній отримати доступ до об’єкта, але не володіти ним.

Система володіння в Rust є суворою, що означає, що розробникам необхідно чітко вказувати, хто володіє кожним об’єктом у пам’яті.

Що стосується безпеки пам’яті, то в Расті вона досягається за рахунок таких механізмів:

• Незмінність (immutability) – за замовчуванням усі змінні тут є незмінними. Це означає, що їхнє значення не можна змінити після присвоєння.
• Копіювання (move) – під час копіювання значення з однієї змінної в іншу перша змінна втрачає своє значення. Це допомагає запобігти витоку пам’яті.
• Захоплення (borrow) – захоплення об’єкта дозволяє змінній отримати доступ до нього, але не володіти ним. Це допомагає уникнути помилок, пов’язаних із подвійним посиланням.

Rust також часто порівнюють з іншими мовами програмування: C++, C#, Java і Go. За продуктивністю вона конкурує з C++, але, на відміну від нього, забезпечує вбудовану безпеку пам’яті. Порівняно з C#, Java і Go, Rust надає високу продуктивність за гарантованої безпеки пам’яті. Загалом, це досить перспективна мова програмування, що успішно поєднує продуктивність і безпеку.

Початок роботи

Щоб почати роботу, вам необхідно встановити компілятор Rust і налаштувати середовище розробки. Для цього:

1. Відкрийте термінал і виконайте команду:

curl https://sh.rustup.rs -sSf | sh

Ця команда завантажить і встановить Rust.

2. Ви можете використовувати будь-яке середовище розробки, яке підтримує компілятор Rust. Ось кілька популярних варіантів:

• Visual Studio Code
• JetBrains IntelliJ IDEA
• CLion

Встановіть розширення для Rust у середовищі розробки та вкажіть у його налаштуваннях компілятор Rust.

Тепер ви можете створити першу програму. Для цього:

1. Створіть новий файл із розширенням .rs.
2. Вставте у файл код:

Rust

fn main() {

    println!("Hello, world!");

}

3. Збережіть файл і відкрийте його в середовищі розробки.
4. Натисніть кнопку Run, щоб запустити програму.

Ваша програма виведе в консоль повідомлення “Hello, world!”.

У створенні першої програми та в налаштуванні середовища розробки важливу роль відіграє розуміння основ синтаксису. Адже він забезпечує основні навички для написання коду, дає змогу створювати прості програми та застосовувати базові концепції мови.

Основи синтаксису Rust включають такі аспекти:

• Змінні та константи оголошуються з використанням ключових слів let і const.
• Існує розмаїття типів даних, таких як цілочисельні, float (представлений двома основними підтипами: “f32” і “f64”), булеві, строкові та Result для представлення результатів операцій.
• Функції оголошуються з використанням ключового слова fn.
• Доступні різні оператори, включно з арифметичними, логічними, порівняння та індексними операторами, а також оператор присвоювання.

Спільнота та ресурси для навчання 

Спільнота Rust є досить активною, надаючи різноманітні ресурси для навчання та взаємодії. Офіційний сайт мови пропонує документацію, приклади коду та навчальні матеріали. Розробники також можуть спілкуватися на Rust Community Discord Server, форумі Rust Forum і subreddit Rust Reddit.

Для навчання Rust також доступні різні ресурси, як-от книги (“The Rust Programming Language”, “Rust in Action”, “Rust Cookbook”), онлайн-курси (Rustlings, The Rust Programming Language Tutorial), статті та відео (Rust Cookbook, Rust News, The Rustonomicon).

Поради з вивчення мови, які можуть стати в пригоді новачкам, включають: починати з основ, регулярно практикуватися та брати активну участь у спільноті, адже це надає можливість дізнатися більше про мову та отримати підтримку від досвідчених розробників.

Майбутнє 

Rust продовжує завойовувати популярність, утримуючи перше місце серед найбільш актуальних мов програмування за версією Stack Overflow у 2023 році. Мову успішно застосовують у різних галузях, як-от системне програмування, веб-розробка та мережеві застосунки. А активна і доброзичлива спільнота надає розробникам великі ресурси для навчання і підтримки.

На сьогоднішній день команда розробників Rust фокусується на поліпшенні продуктивності мови, розширенні її можливостей і вдосконаленні системи безпеки. Також плануються нововведення, такі як додавання нових типів даних, операторів і функцій.

Загальний погляд на майбутнє Rust обіцяє продовження успішного розвитку та привернення активної уваги розробників.

Висновок

Rust – мова з унікальними можливостями безпеки та продуктивності.

А зростаюча спільнота і безліч ресурсів для навчання роблять його доступним для розробників усіх рівнів.

Судячи з поточних тенденцій, Rust продовжує привертати увагу розробників своєю унікальною комбінацією продуктивності, безпеки та гнучкості, а його перспективи в індустрії програмування виглядають багатообіцяючими.