设计哲学

1 简述

任何一门语言的兴起，都是为了解决一个问题。
自操作系统诞生以来，系统级主流变成语言，从汇编语言到C++, 已经发展了近50年。但仍然存在两个难题：

很难编写内存安全的代码
很难编写线程安全的代码

这两大本质的原因是C/C++属于类型不安全的语言。因此需要一个可以提供高的开发效率、代码容易维护、性能还能与C/C++媲美，同时还得保证安全性的语言。

2 设计哲学

Rust语言遵循三条设计哲学：

内存安全
零成本抽象
实用性

2.1 内存安全（编译器yyds）

类型系统提供的好处：

允许编译器侦测无意义甚至无效的代码，暴露程序中隐含的错误
可以为编译器提供有意义的信息类型，帮助优化代码
可以增强代码的可读性，更直白的阐述开发者的意图
提供了一定程度的高级抽象，提升开发效率

一般来说，一门语言只要保证类型安全，就可以说他是一门安全的语言。简单来说，类型安全是指类型系统可以保证程序的行为是意义明确、不出错的。

Rust想保证内存安全，首先要做的是保证类型安全。
什么是内存安全，简单说就是不会出现内存访问错误。只有当程序访问未定义内存的时候才会产生内存错误，一般来说，一下几种情况就会产生内存错误：

引用空指针
使用未初始化内存
释放后使用
缓冲区溢出
重复释放

为了保证内存安全，Rust语言建立了严格的安全内存管理模型：

所有权系统。每个被分配的内存都有一个独占其所有权的指针。只有当该指针被销毁时，其对应的内存才能随之被释放
借用和生命周期。每个变量都有生命周期，一旦超出生命周期，变量就会被自动释放。如果是借用，则可以通过标记生命周期参数供编译器检查的方式，防止出现指针释放后再使用的情况

Rust的所有权系统还包括从C++那里借鉴的RAII机制，这是无GC但是可以安全管理内存的基石。

建立安全内存管理模型之后，再用系统类型表达出来即可。 Rust从Haskell的系统类型那里借鉴了以下特性：

没有空指针
默认不可变
表达式
高阶函数
代数数据模型
模式匹配
泛型
trait和关联类型
本地类型推导

Rust还具备其他独有的特征：

仿射类型
借用、生命周期

Rust编译器可以在编译器对类型就行检查，看其是否满足安全内存模型，在编译期就能发现内存不安全问题，同时会检测出多线程并发代码中所有的数据竞争问题

2.2 零成本抽象

变成语言做到高效开发，就必须拥有一定的抽象表达能力。对于Ruby这种语言，抽象表达能力是靠性能换来的，Rust不会存在运行时开销，因为这一切都是在编译期完成的。

Rust零成本抽象的基石是泛型和trait。

2.3 实用性

如何评价一门编程语言的实用性，可以从三个方面进行评价：

实践性 首先必须能够应用于开发工业级产品，其次要易于学习和使用
有益性 能够对业界产生积极的效果活影响
稳定性 语言自身稳定。

（注: 本文参考张汉东老师《Rust编程之道》）

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