Rust vs C ++: un guide rapide pour les développeurs

Rust et C ++ sont deux langages de programmation puissants puissants, chacun avec des forces uniques qui se prêtent mieux à certains projets que d'autres.

Ce guide passera en revue et comparera les fonctionnalités de base de ces langues, vous aidant à décider lequel pourrait le mieux convenir à votre prochain projet Web.

Sécurité de la mémoire

La sécurité de la mémoire est cruciale pour prévenir les erreurs telles que les débordements de tampon, les fuites de mémoire et les problèmes de pointeur qui peuvent entraîner des accidents ou des vulnérabilités de sécurité.

Modèle de sécurité de la mémoire de Rust

Rust applique la sécurité de la mémoire par la propriété, l'emprunt et les durées de vie:

• Modèle de propriété: Rust utilise un système de propriété unique, où chaque élément de données a un seul propriétaire à tout moment.Lorsque le propriétaire sort de la portée, Rust affronte automatiquement la mémoire.Ce modèle élimine le besoin de gestion manuelle de la mémoire ou de collecte des ordures.
• Emprunt et vie: La rouille permet d'emprunter les données immuables ou mutable, mais pas les deux.Cela empêche le compilateur de faire des courses de données, même dans des programmes multi-thread complexes.Les annotations à vie de Rust aident également à gérer efficacement la mémoire, garantissant que les références ne surmontent pas leurs données.

En appliquant ces règles au moment de la compilation, des bogues comme les déréférences du pointeur nul, des débordements de tampon et des erreurs d'usage après libre sont presque impossibles à rencontrer.

Approche de gestion de la mémoire de C ++

C ++ fournit des outils puissants pour la gestion de la mémoire mais avec moins de fonctionnalités de sécurité automatiques:

• Gestion manuelle de la mémoire: Les développeurs C ++ peuvent utiliser des pointeurs bruts pour allouer directement et traiter la mémoire, ce qui offre de la flexibilité mais nécessite une discipline pour éviter les fuites de mémoire ou les pointeurs qui pendaient.
• Pointeurs intelligents: C ++ moderne (puisque C ++ 11) comprend des pointeurs intelligents comme std :: unique_ptr, std :: shared_ptr, et std :: faible_ptr, qui aide à gérer la mémoire en libérant automatiquement des ressources lorsqu'ils ne sont plus utilisés.
• RAII (l'acquisition des ressources est l'initialisation): C ++ utilise RAII pour gérer les ressources, ce qui lie la gestion des ressources pour objecter la durée de vie.Cela aide à gérer la mémoire, mais s'appuie sur la discipline des développeurs, car le compilateur n'applique pas ces règles strictement.

Bien que C ++ offre une flexibilité dans la gestion de la mémoire, le manque de sécurité de la mémoire renforcée par le compilateur peut entraîner des problèmes de mémoire d'exécution s'ils ne sont pas gérés avec soin.

Concurrence

La concurrence permet aux programmes de gérer plusieurs opérations simultanément, une caractéristique clé pour la réactivité et l'utilisation efficace des ressources dans les applications.

Les avantages de la concurrence de Rust

Le modèle de propriété de Rust rend intrinsèquement plus sûr d'écrire du code simultané:

• Prévention de la race des données: Le compilateur de Rust applique des règles d'emprunt strictes, donc aucune course de données ne peut se produire car un seul thread peut muter les données à un moment donné.Cette fonctionnalité est intégrée au modèle de concurrence de Rust.
• Fixage de la sécurité au moment de la compilation: Rust a le Envoyer et Synchronisation traits qui spécifient si les types peuvent être transférés en toute sécurité ou accéder par plusieurs threads.Ces traits sont implémentés automatiquement, ce qui facilite la prise de problèmes de sécurité des filetages avant même que le code ne s'exécute.
• Primitives de concurrence de haut niveau: La rouille offre des primitives de concurrence comme canaux pour passer des messages entre les fils et les bibliothèques comme tokio pour la programmation asynchrone, qui sont à la fois performantes et sûres.

Les capacités de concurrence de C ++

C ++ a un support de concurrence robuste mais accorde une responsabilité au programmeur:

• Bibliothèques de filetage: C ++ fournit Std :: Fil et d'autres bibliothèques pour prendre en charge le multi-threading, permettant de puissantes capacités de concurrence mais sans protection stricte de race de données.
• Mutex et serrures: C ++ nécessite une utilisation manuelle des mutexes, des variables de condition et des verrous pour gérer l'accès au thread aux ressources partagées.Une utilisation appropriée de ces mécanismes est essentielle pour éviter les races de données.
• Opérations atomiques: C ++ comprend le <atomic> La bibliothèque, qui s'assure que les opérations sur les données partagées sont sûres sans serrures - mais les développeurs doivent comprendre quand et comment les utiliser pour éviter un comportement non défini.

C ++ donne aux programmeurs plus de contrôle sur la concurrence, mais il n'a pas les vérifications strictes du temps de compilation que Rust fournit, ce qui facilite l'introduction de bogues de concurrence.

Gestion des erreurs

La gestion des erreurs a un impact sur la façon dont les programmes gèrent des situations inattendues, telles que les entrées non valides ou les opérations défaillantes.

Gestion des erreurs de Rust avec résultat et option

La rouille évite les exceptions, optant pour une manipulation d'erreurs plus prévisible:

• Types de résultats et d'options: La rouille utilise le Résultat et Option types pour gérer les erreurs sans exception.Le résultat représente soit le succès (D'accord) ou défaillance (Se tromper), tandis que l'option est utilisée pour les valeurs qui peuvent être présentes ou non.
• Gestion des erreurs explicites: En nécessitant des fonctions pour revenir Résultat ou Option, les développeurs peuvent gérer explicitement les erreurs, en réduisant les chances d'exceptions non gérées et en augmentant la fiabilité du code.
• Correspondance du motif: Syntaxe de correspondance de motifs de Rust (correspondre) permet aux développeurs de gérer facilement différents cas d'erreur, ce qui rend la gestion des erreurs claire et gérable.

Gestion des erreurs basées sur les exceptions de C ++

C ++ utilise une approche différente avec des exceptions d'exécution:

• Blocs d'essai: C ++ utilise des blocs d'essai pour la gestion des exceptions, où une exception peut être lancée et capturée pendant l'exécution.Cette flexibilité permet aux développeurs de gérer les erreurs à l'échelle mondiale mais peut entraîner des frais généraux de performances.
• RAII et sécurité des ressources: C ++ peut lier la gestion des ressources à la sécurité des exceptions via RAII.Cependant, les exceptions doivent être gérées attentivement pour éviter les fuites de mémoire.
• Gestion des erreurs alternatives: Certains développeurs évitent les exceptions en faveur des codes ou des structures de retour d'erreur comme std :: facultatif pour contrôler les performances et éviter l'imprévisibilité.

L'approche de Rust est souvent considérée comme plus sûre et plus prévisible, tandis que le modèle d'exception de C ++ offre une flexibilité mais au prix des problèmes de performance potentiels.

Sécurité de compilation

Les vérifications de sécurité à temps de compilation empêchent les erreurs courantes avant l'exécution du code, ce qui peut réduire le débogage coûteux du temps d'exécution.

Sécurité stricte de compilation de la rouille

Le compilateur de Rust est strict et applique une gamme de règles:

• Chèques de propriété et d'emprunt: Le compilateur de Rust vérifie les règles de propriété et d'emprunt au moment de la compilation, empêchant les races de données et les problèmes de mémoire avant l'exécution.
• Type de sécurité et d'annotations à vie: La rouille applique une sécurité stricte de type, et ses annotations à vie font que les références ne survivent pas leurs propriétaires, empêchant les erreurs courantes.
• Moins de bogues d'exécution: En raison des vérifications de la compilation de Rust, moins de bogues apparaissent au moment de l'exécution, ce qui rend les applications plus stables et fiables.

Sécurité flexible de compilation flexible de C ++

C ++ fournit une vérification du type de temps de compilation mais est moins restrictif:

• Type Sécurité: C ++ vérifie les types à l'heure de la compilation, mais le casting implicite et les règles moins strictes peuvent conduire à des erreurs d'exécution liées au type.
• Modèle de métaprogrammation: C ++ prend en charge de puissantes fonctionnalités de compilation de compilation via des modèles, permettant aux développeurs d'effectuer certains calculs au moment de la compilation, bien qu'il puisse rendre le débogage plus difficile.
• Moins de garanties de sécurité: C ++ n'applique pas l'emprunt ou la propriété au moment de la compilation, donc les problèmes de sécurité de la mémoire sont plus difficiles à attraper avant l'exécution.

Les vérifications strictes de compilation de compilation de Rust aident à maintenir la sécurité, tandis que la flexibilité de C ++ permet un développement rapide, mais peut entraîner un plus grand débogage d'exécution.

Performance

Les deux langues sont conçues pour des performances élevées, mais elles adoptent différentes approches.

Les performances de Rust avec des abstractions à coût zéro

La rouille est optimisée pour correspondre aux performances C ++ sans ajouter des frais généraux:

• Abstractions zéro coût: Les abstractions de Rust, comme les itérateurs et la correspondance des motifs, ne ajoutent pas de coût d'exécution, en le gardant aussi performant que le code de niveau inférieur.
• Gestion optimisée de la mémoire: Le système de propriété de Rust minimise la gestion de la mémoire d'exécution, réduisant les frais généraux de collecte des ordures par rapport aux autres langues.
• Optimisations efficaces du compilateur: Le backend LLVM de Rust effectue des optimisations qui rapprochent les performances de Rust, ou parfois mieux que C ++.

Les performances de C ++ et le contrôle de bas niveau

C ++ est depuis longtemps la norme des performances:

• Gestion manuelle de la mémoire: C ++ donne aux développeurs un contrôle total sur l'allocation de la mémoire et les ressources matérielles, ce qui est bénéfique dans les applications sensibles aux performances.
• Optimisation élevée: Les compilateurs C ++ (comme GCC et Clang) offrent des capacités d'optimisation élevées, ce qui rend C ++ extrêmement efficace pour les applications à faible latence et haute fréquence.
• Flexibilité pour le matériel: C ++ permet un contrôle direct du matériel, qui est idéal pour des applications telles que les systèmes en temps réel, les systèmes intégrés et le développement de jeux.

Bien que Rust peut correspondre aux performances de C ++ dans de nombreux scénarios, C ++ offre un contrôle plus fin sur les optimisations de bas niveau, ce qui le rend populaire dans les champs de performance.

Écosystème et outils

L'écosystème de chaque langue affecte la productivité et la facilité de construction de projets à grande échelle.

L'outillage moderne de Rust avec cargaison

L'écosystème de Rust est construit autour des pratiques de développement modernes:

• Gestionnaire de packages de fret: Le fret simplifie la gestion de projet, la résolution des dépendances et la construction, ce qui facilite le travail avec les forfaits et le maintien de projets.
• Rich Crates.io Library: Le référentiel de colis officiel de Rust, Crates.io, fournit une gamme de bibliothèques bien entretenues de haute qualité pour divers domaines.
• Test et documentation intégrés: Cargo prend en charge les tests intégrés, l'analyse comparative et la génération de documentation, créant un environnement de développement rationalisé.

L'écosystème mature et la diversité des outils de C ++

C ++ bénéficie des décennies de développement et d'un écosystème étendu:

• Bibliothèques et cadres établis: C ++ propose une vaste sélection de bibliothèques pour tout, du développement de l'interface graphique aux graphiques en temps réel et à l'apprentissage automatique.
• Diverses options d'outillage: Des systèmes de construction comme CMake, Makefiles et Ninja offrent des capacités puissantes, bien qu'elles puissent nécessiter plus de configuration que la cargaison de Rust.
• Support communautaire large: La communauté mature de C ++ offre un large soutien et des ressources étendues pour résoudre les défis, en particulier dans des domaines spécialisés comme le développement de jeux et l'informatique scientifique.

L'outillage moderne de Rust facilite la configuration, tandis que l'écosystème établi depuis longtemps de C ++ prend en charge une vaste gamme d'applications et offre des options d'outillage étendues.

Interopérabilité

L'interopérabilité fait référence à la facilité d'utilisation d'une langue avec d'autres systèmes ou langues.

L'interopérabilité de la rouille avec C / C ++

La rouille a des capacités d'interopérabilité croissantes:

• Interface de fonction étrangère (FFI): Le FFI de Rust permet aux appels directs au code C, ce qui facilite l'interface avec les systèmes hérités ou les bibliothèques C sensibles aux performances.
• Gestion manuelle de la mémoire pour FFI: La rouille nécessite des soins supplémentaires lors de la gestion de la mémoire à travers les limites FFI afin de maintenir les principes de propriété et de sécurité.

Interopérabilité étendue de C ++

C ++ s'intègre parfaitement à C:

• Interopérabilité directe avec C: C ++ est conçu pour être compatible avec C, permettant à l'écosystème des bibliothèques C directement directement dans le code C ++.
• Reliures pour d'autres langues: C ++ a des liaisons pour d'autres langues (comme Python avec boost.python), ce qui le rend très polyvalent dans des projets multi-langues.

Alors que l'interopérabilité de Rust augmente, C ++ reste le choix incontournable pour l'intégration directe avec les bibliothèques C existantes.

Choisir Rust ou C ++ pour votre prochain projet

Voici un résumé rapide du moment où vous pouvez choisir une langue plutôt que l'autre.

Pourquoi choisir Rust

• Sécurité de la mémoire sans collecte de déchets: Assure la sécurité par des contrôles de compilation, ce qui le rend idéal pour les projets axés sur la sécurité.
• Concurrence sûre: Le modèle de propriété de Rust prend en charge le multi-threading sûr, idéal pour les applications évolutives et simultanées.
• Outillage moderne: Avec le fret et un écosystème croissant, Rust offre une expérience de développement fluide.
• Popularité croissante: Rust gagne du terrain dans l'assemblage Web, la programmation des systèmes et les services cloud.

Pourquoi choisir C ++

• Écosystème mature: Pour les projets nécessitant de vastes bibliothèques et une intégration avec les systèmes existants, C ++ offre un environnement bien établi.
• Contrôle des performances: C ++ donne un accès de bas niveau à la mémoire et au matériel, une fonctionnalité principale pour le développement de jeux et les systèmes intégrés.
• Compatibilité héritée: Les projets impliquant la maintenance des bases de code C ou C ++ existantes bénéficient de la compatibilité directe de C ++ avec C.
• Norme de l'industrie dans des domaines spécifiques: De nombreuses industries haute performance, comme le développement de jeux et les systèmes financiers, comptent sur C ++ en raison de ses antécédents et de ses outils.