Ferrugem vs c ++: um guia rápido para desenvolvedores

Rust e C ++ são duas linguagens de programação de sistemas poderosos, cada um com forças únicas que se prestam melhor a certos projetos do que outros.

Este guia passará e comparará os principais recursos desses idiomas, ajudando você a decidir qual pode melhor se adequar ao seu próximo projeto da Web.

Segurança da memória

A segurança da memória é crucial na prevenção de erros, como transbordamentos de buffer, vazamentos de memória e problemas de ponteiro que podem levar a falhas ou vulnerabilidades de segurança.

Modelo de Segurança da Memória da Rust

A ferrugem aplica a segurança da memória através da propriedade, empréstimos e vidas:

• Modelo de propriedade: Rust usa um sistema de propriedade exclusivo, onde cada dados tem um único proprietário a qualquer momento.Quando o proprietário sai do escopo, Rust negocia automaticamente a memória.Este modelo elimina a necessidade de gerenciamento manual de memória ou coleta de lixo.
• Empréstimos e vidas: A ferrugem permite que os dados sejam emprestados imutáveis ​​ou mutuamente, mas não ambos.Isso impede que o compilador faça corridas de dados, mesmo em programas complexos multithread.As anotações ao longo da vida da RURS também ajudam a gerenciar a memória de maneira eficaz, garantindo que as referências não sobrevivem aos seus dados.

Ao aplicar essas regras em tempo de compilação, bugs como desreferências do ponteiro nulo, transbordamentos de buffer e erros de uso-uso são quase impossíveis de encontrar.

Abordagem de gerenciamento de memória de C ++

O C ++ fornece ferramentas poderosas para o gerenciamento de memória, mas com menos recursos de segurança automática:

• Gerenciamento de memória manual: Os desenvolvedores de C ++ podem usar ponteiros crus para alocar e desalocar diretamente a memória, o que fornece flexibilidade, mas requer disciplina para evitar vazamentos de memória ou indicações pendentes.
• Ponteiros inteligentes: C ++ moderno (já que C ++ 11) inclui ponteiros inteligentes como std :: Único_ptr, std :: shared_ptr, e std :: frAcha_ptr, que ajudam no gerenciamento da memória, liberando automaticamente os recursos quando não são mais usados.
• Raii (aquisição de recursos é inicialização): O C ++ usa RAII para gerenciar recursos, que liga o gerenciamento de recursos para objetar a vida útil.Isso ajuda a gerenciar a memória, mas depende da disciplina do desenvolvedor, pois o compilador não aplica essas regras estritamente.

Embora o C ++ ofereça flexibilidade no gerenciamento da memória, a falta de segurança da memória forçada do compilador pode resultar em problemas de memória de tempo de execução se não forem tratados com cuidado.

Simultaneidade

A concorrência permite que os programas lidem com várias operações simultaneamente, um recurso essencial para capacidade de resposta e uso eficiente de recursos em aplicativos.

Vantagens de simultaneidade de Rust

O modelo de propriedade de Rust torna inerentemente mais seguro escrever código simultâneo:

• Prevenção de corrida de dados: O compilador da Rust aplica regras estritas de empréstimos, portanto, nenhuma corrida de dados pode ocorrer porque apenas um thread pode mudar os dados a qualquer momento.Esse recurso é incorporado ao modelo de simultaneidade da Rust.
• Segurança do tópico no momento da compilação: Ferrugem tem o Mandar e Sincronização Traços que especificam se os tipos podem ser transferidos com segurança ou acessados ​​por vários threads.Essas características são implementadas automaticamente, facilitando a captura de problemas de segurança de threads antes que o código seja executado.
• Primitivos de concorrência de alto nível: Rust fornece primitivas de simultaneidade como canais Para transmitir mensagens entre tópicos e bibliotecas como Tokio Para programação assíncrona, que são performantes e seguros.

Recursos de concorrência do C ++

O C ++ possui suporte robusto de simultaneidade, mas coloca a responsabilidade no programador:

• Bibliotecas de encadeamento: C ++ fornece std :: thread e outras bibliotecas para suportar multi-threading, permitindo recursos poderosos de simultaneidade, mas sem proteções estritas de corrida de dados.
• Mutexes e bloqueios: O C ++ requer uso manual de mutexes, variáveis ​​de condição e bloqueios para gerenciar o acesso a threads a recursos compartilhados.O uso adequado desses mecanismos é essencial para evitar corridas de dados.
• Operações atômicas: C ++ inclui o <Tomic> A biblioteca, que garante que as operações nos dados compartilhados sejam seguros sem bloqueios - mas os desenvolvedores devem entender quando e como usá -los para evitar comportamentos indefinidos.

O C ++ fornece aos programadores mais controle manual sobre a simultaneidade, mas não possui as verificações estritas de tempo de compilação que o Rust fornece, facilitando a introdução de bugs de simultaneidade.

Manuseio de erros

O tratamento de erros afeta como os programas lidam com situações inesperadas, como entradas inválidas ou operações com falha.

O manuseio de erros de Rust com resultado e opção

Rust evita exceções, optando por um manuseio de erros mais previsível:

• Tipos de resultado e opção: Ferrugem usa o Resultado e Opção Tipos para lidar com erros sem exceções.Resultado representa um sucesso (Está bem) ou falha (Errar), enquanto a opção é usada para valores que podem ou não estar presentes.
• Manipulação explícita de erro: Exigindo que as funções retornem Resultado ou Opção, os desenvolvedores podem lidar com erros explicitamente, reduzindo as chances de exceções não tratadas e aumentar a confiabilidade do código.
• Combinação de padrões: Sintaxe de correspondência de padrões de Rust (corresponder) permite que os desenvolvedores lidem facilmente com diferentes casos de erro, tornando o manuseio de erros claro e gerenciável.

Manipulação de erros baseados em exceção de C ++

C ++ usa uma abordagem diferente com exceções de tempo de execução:

• Blocos de tentativa: O C ++ usa blocos de tentativa para manuseio de exceções, onde uma exceção pode ser lançada e capturada durante o tempo de execução.Essa flexibilidade permite que os desenvolvedores lidam com erros globalmente, mas podem levar à sobrecarga de desempenho.
• Raii e segurança de recursos: O C ++ pode vincular o gerenciamento de recursos à segurança de exceção via RAII.No entanto, as exceções devem ser gerenciadas com cuidado para evitar vazamentos de memória.
• Manipulação alternativa de erros: Alguns desenvolvedores evitam exceções em favor de códigos ou estruturas de retorno de erros como STD :: Opcional Para controlar o desempenho e evitar imprevisibilidade.

A abordagem de Rust é frequentemente vista como mais segura e previsível, enquanto o modelo de exceção de C ++ oferece flexibilidade, mas com o custo de possíveis problemas de desempenho.

Segurança de tempo de compilação

As verificações de segurança de tempo de compilação impedem erros comuns antes das execuções de código, o que pode reduzir a depuração dispendiosa de tempo de execução.

Segurança estrita de tempo de compilação de Rust

O compilador de Rust é rigoroso e aplica uma série de regras:

• Cheques de propriedade e empréstimos: O compilador da Rust verifica as regras de propriedade e empréstimos no momento da compilação, impedindo corridas de dados e problemas de memória antes da execução.
• Tipo de segurança e anotações ao longo da vida: A Rust aplica a segurança do tipo estrita, e suas anotações ao longo da vida fazem com que as referências não sobrevivem aos proprietários, impedindo erros de tempo de execução comuns.
• Menos bugs de tempo de execução: Devido às verificações de tempo de compilação da Rust, menos bugs aparecem em tempo de execução, tornando os aplicativos mais estáveis ​​e confiáveis.

Segurança flexível de compilação flexível de C ++

O C ++ fornece verificação do tipo de tempo de compilação, mas é menos restritivo:

• Tipo de segurança: Os tipos de verifica C ++ no momento da compilação, mas a fundição implícita e regras menos rigorosas podem levar a erros de tempo de execução relacionados ao tipo.
• Modelo metaprograma: O C ++ suporta poderosos recursos de tempo de compilação por meio de modelos, permitindo que os desenvolvedores realizem alguns cálculos no momento da compilação, embora possa tornar a depuração mais desafiadora.
• Menos garantias de segurança: O C ++ não aplica empréstimos ou propriedade no momento da compilação, portanto, os problemas de segurança da memória são mais difíceis de capturar antes do tempo de execução.

As verificações estritas de tempo de compilação de Rust ajudam a manter a segurança, enquanto a flexibilidade do C ++ permite um desenvolvimento rápido, mas pode resultar em mais depuração de tempo de execução.

atuação

Ambos os idiomas são projetados para alto desempenho, mas adotam abordagens diferentes.

Desempenho de Rust com abstrações de custo zero

A ferrugem é otimizada para corresponder ao desempenho do C ++ sem adicionar sobrecarga:

• Abstrações de custo zero: As abstrações de Rust, como iteradores e correspondência de padrões, não adicionem custo de tempo de execução, mantendo-o tão executado quanto o código de nível inferior.
• Gerenciamento de memória otimizado: O sistema de propriedade da Rust minimiza o gerenciamento de memória de tempo de execução, reduzindo a sobrecarga da coleta de lixo em comparação com outros idiomas.
• Otimizações eficientes do compilador: O back -end do LLVM da Rust executa otimizações que aproximam o desempenho de Rust ou, às vezes, melhor que o C ++.

Desempenho de C ++ e controle de baixo nível

C ++ tem sido o padrão para o desempenho:

• Gerenciamento de memória manual: O C ++ fornece aos desenvolvedores controle total sobre a alocação de memória e os recursos de hardware, o que é benéfico em aplicativos sensíveis ao desempenho.
• Alta otimização: Os compiladores C ++ (como GCC e CLANG) oferecem altos recursos de otimização, tornando o C ++ extremamente eficiente para aplicações de baixa latência e alta frequência.
• Flexibilidade para hardware: O C ++ permite o controle direto do hardware, ideal para aplicações como sistemas em tempo real, sistemas incorporados e desenvolvimento de jogos.

Embora a ferrugem possa corresponder ao desempenho do C ++ em muitos cenários, o C ++ oferece controle mais refinado sobre otimizações de baixo nível, tornando-o popular em campos de desempenho de desempenho.

Ecossistema e ferramentas

O ecossistema de cada idioma afeta a produtividade e a facilidade de criar projetos em larga escala.

Ferramentas modernas de Rust com carga

O ecossistema de Rust é construído em torno das práticas modernas de desenvolvimento:

• Gerente de pacote de carga: A carga simplifica o gerenciamento de projetos, a resolução de dependência e a construção, facilitando o trabalho com pacotes e manter projetos.
• Biblioteca Rich Crates.io: O repositório oficial de pacotes de Rust, Crates.io, fornece uma variedade de bibliotecas bem mantidas e bem mantidas para vários domínios.
• Teste e documentação integrados: A carga suporta testes internos, benchmarking e geração de documentação, criando um ambiente de desenvolvimento simplificado.

O ecossistema maduro de C ++ e a diversidade de ferramentas

O C ++ se beneficia de décadas de desenvolvimento e um extenso ecossistema:

• Bibliotecas e estruturas estabelecidas: O C ++ possui uma extensa seleção de bibliotecas para tudo, desde o desenvolvimento da GUI até gráficos em tempo real e aprendizado de máquina.
• Diversas opções de ferramentas: Construir sistemas como CMake, Makefiles e Ninja oferecem capacidades poderosas, embora possam exigir mais configuração do que a carga de Rust.
• Amplo apoio da comunidade: A comunidade madura do C ++ oferece amplo apoio e extensos recursos para resolver desafios, particularmente em domínios especializados, como desenvolvimento de jogos e computação científica.

A ferramenta moderna da Rust facilita a configuração, enquanto o ecossistema de longa data do C ++ suporta uma vasta gama de aplicativos e oferece opções extensas de ferramentas.

Interoperabilidade

A interoperabilidade refere -se à facilidade de usar um idioma com outros sistemas ou idiomas.

Interoperabilidade de Rust com C/C ++

A ferrugem tem recursos crescentes de interoperabilidade:

• Interface de função estrangeira (FFI): A FFI da RURS permite chamadas diretas para o código C, facilitando a interagir com os sistemas herdados ou as bibliotecas C sensíveis ao desempenho.
• Gerenciamento de memória manual para FFI: A ferrugem requer cuidados adicionais ao gerenciar a memória nos limites da FFI, a fim de manter os princípios de propriedade e segurança.

A extensa interoperabilidade de C ++

C ++ se integra perfeitamente ao C:

• Interoperabilidade direta com C: O C ++ foi projetado para ser compatível com C, permitindo que o vasto ecossistema das bibliotecas C seja usado diretamente no código C ++.
• Ligações para outros idiomas: O C ++ possui ligações para outros idiomas (como o Python com o boost.python), tornando-o altamente versátil em projetos de vários idiomas.

Enquanto a interoperabilidade de Rust está crescendo, o C ++ continua sendo a escolha preferida para a integração direta com as bibliotecas C existentes.

Escolhendo ferrugem ou C ++ para o seu próximo projeto

Aqui está um resumo rápido de quando você pode escolher um idioma em detrimento do outro.

Por que escolher a ferrugem

• Segurança da memória sem coleta de lixo: Garante a segurança por meio de verificações no tempo de compilação, tornando-o ideal para projetos focados na segurança.
• Concorrência segura: O modelo de propriedade da Rust suporta multi-threading segura, ideal para aplicações escaláveis ​​e simultâneas.
• Ferramentas modernas: Com carga e um ecossistema crescente, a Rust oferece uma experiência de desenvolvimento suave.
• Crescente popularidade: A ferrugem está ganhando força na montagem da web, programação de sistemas e serviços em nuvem.

Por que escolher C ++

• Ecossistema maduro: Para projetos que precisam de bibliotecas extensas e integração com os sistemas existentes, o C ++ oferece um ambiente bem estabelecido.
• Controle de desempenho: O C ++ fornece acesso de baixo nível à memória e hardware, um recurso principal para o desenvolvimento de jogos e sistemas incorporados.
• Compatibilidade herdada: Projetos que envolvem a manutenção das bases de código C ou C ++ existentes se beneficiam da compatibilidade direta do C ++ com C.
• Padrão da indústria em domínios específicos: Muitas indústrias de alto desempenho, como desenvolvimento de jogos e sistemas financeiros, contam com C ++ devido ao seu histórico e ferramentas.