【Rust 新手小册】Day 2. 选择 Go 还是选择 Rust ？

本期内容介绍：

1. Rust 和 C++、Go 的比照

2.Go 与 Rust 在一些重要言语特性上应该怎么取舍

3. 在挑选上的一点小主张

01 Rust 和 C++、Go 的比照

假如 Go 的服务想用另一种言语重写，目前仍是 Rust 言语和 C++ 可选性高一些，因而我将这三种言语进行比照，以期为面对挑选编程言语的用户供给一些参考。

在学习难度方面，Rust 言语和 C++ 学习难度比较高，而 Go 言语的学习难度比较低。

在功能方面，Rust 言语和 C++ 的功能比较高。我给 Go 言语的功能评级为中等，毕竟和 Python 这些服务比较，Go 言语仍是要强许多的。

在安全性方面，C++ 的安全性比较低，Go 言语安全性中等，Rust 言语安全性比较高。由于 Go 言语 虽然能够经过 GC 防住一些内存安全的问题，可是它没有办法防住相似 Data Race 这种并发安全的问题，而且大多数时分这类问题其实很难排查。Rust 能够做到可防可控，应防尽防，只要有内存安全问题或并发安全问题，都无法成功编译。

在协作方面，Rust 言语的协作才能比较高，Go 言语和 C++ 的协作等级是中等。首要，C++ 没有官方供给的包管理东西，它有必要凭借第三方社区供给的包管理东西，可是不同的项目运用的包管理东西或许是不一样的，所以这是对用户来说十分不便的；其次，在开发者能够保证自己的代码没有 Bug、符合最佳实践的状况下，仍是不可避免地会和一些第三方的库以及比较老旧社区一流的库发生交集，而且发生混用的情形；最终，假如涉及到大型项目，需求团队协作开发，咱们无法保证团队中其他人写出的代码也不存在内存安全问题。至于 Go 言语，它的编译时及东西链的才能相对来说比较弱，因而也定级为中等。

在特性和运用本钱方面，用户应该都有所了解，不再过多赘述。从运用本钱上来讲，我的评级为给 C++ 为高运用本钱，Go 言语和 Rust 言语的运用本钱是中等。C++ 的事务上线之后常常出状况，而且排查问题困难是很常见的状况。而运用 Go 言语做一些通用的编程是能够的，可是一旦涉及到定制化的需求在完成上就有必定的困难，比方需求根据不同的平台体系做体系级编程，运用 Go 言语做起来就十分麻烦。言语仅仅东西，咱们仍是要根据不同的场景选用更为合适的言语。

那么 Go 言语和 Rust 言语的运用本钱为什么是中等呢？由于咱们不能只重视编写代码的功率，还要考虑运维和 Debug 的本钱。Go 言语或许也会发生 Panic，咱们内部也常常会有一些并发的问题，然后需求不断地排查。而 Rust 言语前置了这部分本钱，比较于其他言语结构在上线之后测试、保证稳定性，咱们把这部分的时间精力用在了开发期间，这样也避免了线上事故带来的丢失。因而我给 Go 言语和 Rust 言语鉴定的运用本钱是中等。

02 Go 与 Rust 在一些重要言语特性上应该怎么取舍

Box VS 逃逸剖析

在刚刚给出的两个版别的helloworld完成中，其实 Go 与 Rust 的完成并不等价。由于在 Rust 中println是一个宏，在宏打开的进程中，它支持了编译时对打印信息的格式化。由于 Go 并不支持宏，所以咱们就测验进行改写，即根据 Go 标准库的fmt库做一个简略的运行时的格式化，再调查编译以及运行时的进程。下图是简略的可格式化版别的helloworld，翻开 Go 编译器的逃逸剖析选项，咱们会发现即使是一个简略的print fmt进程，也会导致world字符串逃逸而且被分配在堆上。

逃逸剖析是指在做实例化的进程中，每一个实例并不需求自己指定分配在栈上仍是堆上，而是经过编译器的逃逸剖析来承认。当编译器认为这个目标会从栈上逃逸时，它就会把这个目标分配在堆上。在 Go 基础库的开发和体系调优中，我常常翻开这个编译选项，然后调查编译器的逃逸剖析结果。由于堆内存分配的频率对履行功率的影响十分大，内存分配的开支远远大于在栈上进行分配的开支。

所以在功能调优中，我会一直调查一切的堆内存分配合适吗？是必要的吗？是否存在许多不用要的堆内存分配状况呢？其实从咱们的上述比如来看，状况十分不乐观，由于即使是一个十分简略的print fmt也有或许意外地导致目标分配方位发生搬运。这关于功能调优是十分不利的，由于咱们在写的进程中很难发现这样的细节，难以保证一切的堆内存分配都是合理的。

第一部分咱们提到 Go 言语官网运用的其间一个关键词是快速地构建开发（Build fast），我觉得在这个比如中咱们稍加剖析就能承认，或许运用 Rust 版别的比如也能发现，world字符串是完全不用在堆上进行分配的。那么为什么 Go 的逃逸剖析没有做更加准确的剖析呢？我觉得或许首要的原因在于Go 献身了一些逃逸剖析的精确性，以交换更快的构建速度。

假如咱们追踪print fmt里的详细完成能够发现，其实标准库的print fmt函数的杂乱度蛮高的，这个函数的调用栈也十分深。在这种状况下进行精确的逃逸剖析或许会导致 Go 编译器的编译速度显着下降。所以我认为 Go 对过于这个杂乱的函数没有进行十分精确逃逸剖析，导致world字符串在堆上进行分配。

那么 Rust 的内存怎么分配呢？咱们或多或少有了解到 Rust 的分配是相对静态的，是不依赖逃逸剖析的。咱们在 Rust 的比如中测验把 Rust 的版别变更到和 Go 的行为一致的状况。当然由于在 Rust 标准库中并没有运行时的格式化，所以我这儿仅仅简略地用println宏做模仿。如下图所示，在 Rust 中，咱们运用了一个Box类型描述字符串，Rust 有一个特点是 Rust 类型化，即要求用户显现地声明内存分配的办法。一起根据Box类型化，把堆内存的一些操作以及用户需求的一些行为都绑定在了Box类型的办法上，然后经过这种办法让开发者十分清楚地感知自己程序的开支。

假如需求对内存进行分配，需求显现地用Box类型封装实例，我觉得这一点关于需求对自己的程序进行比较深化地技术调优类的开发者来讲十分友爱。这样在写的进程中我能够对有必要要做队列分配的部分运用Box类型，假如我没有运用Box类型，意味着第三方库的供给者认为我不需求感知队列分配，或许我完全没有队列在分配。

这又是一次 Performance VS Build fast 的挑选。Go 运用一种对开发更便利，一起编译功率也十分高的办法，但 Rust 经过一种类型化显现指定的办法让用户更清楚地感知功能开支，一起它也会带来必定的心智负担，由于程序员需求感知内存分配办法。

一切权 + 生命周期 VS 废物收回

与内存分配相同重要的问题是，内存内存怎么进行收回。Rust 与 Go 的内存收回机制也有很大的差异。Go 是根据标记星图的废物收回机制做内存收回。可是 Rust 能够不依赖废物收回，也能保证内存安全不依赖废物收回。

当然，也有许多其他的基础言语声称自己不依赖废物收回，可是一起也能保证内存安全的言语相对而言比较稀有。Rust 除了能够保证最基本的内存安全以外，它甚至能进一步保证在已经声明安全的代码中不存在数据竞赛，这也是 Rust 关于并发编程十分重要的一个特性。为了处理不依赖废物收回，可是一起能保证内存安全这个问题，Rust 提出了两个基本的概念：一个是一切权，另一个是生命周期。

其实有一种咱们早已熟知的陈旧的内存收回办法，而且每一种言语都在运用它，那便是栈的分配和收回。假如咱们不考虑堆内存，栈上分配的变量就必定会在这个栈被弹出的时分收回，一起根据栈的分配和收回是不存在额定的运行时开支的。

Rust的一切权也是根据这一点打开的，仅仅它更进一步，即咱们需求一起考虑堆和栈上目标的收回机遇。在 Rust 中，每个目标都绑定其所在栈，当然这个栈不必定等同于程序的栈，由于咱们能够显现地让这个 Rust 目标以及引证提前收回，这样的栈在 Rust 中被称为一切权。一起它的目标以及变量能够被移动，在被移动的一起也意味着搬运了一切权。这儿咱们只考虑了这个目标本身，那么假如咱们再考虑目标引证呢？

Rust提出了以生命周期的办法来处理引证的合法性及其机遇问题。引证计数也是一种被许多言语运用的内存收回的办法，它也存在额定的运行时开支。 Rust 进一步把引证计数的思路用在编译器中，它要求引证总是要在被引证目标的一切权释放之前完毕，经过这种办法精确地保证一切目标在生命周期内的引证必定是合法的。这也是 Rust 与 Go 有所差异的当地。

Go 很少做 GC 的调优，但这是字节跳动内部比较重视的问题。由于即使 Go 的废物收回算法相对简练，可是仍然有整个程序中止的问题，而且即使再简练也是有额定开支的。而在 Rust 中，咱们经过编译器来处理内存适配收回的问题，不会发生任何额定的运行时开支，我觉得这也是 Rust Performance 的表现。

咱们再简略地调查一下带有显现指定生命周期参数以及有生命周期束缚的 Rust 函数，能够发现在 Rust 中指定生命周期参数、束缚生命周期在语法上的方位与 Rust 泛型的类型参数方位是相同且一一对应的。我在实践运用中也能感遭到生命周期其实便是 Rust 类型体系的一部分，一切的目标都是某个匿名生命周期类型的实例，而且这些生命周期类型由编译器自动地管理。尽管咱们许多时分能够省略对大部分目标的生命周期束缚，可是生命周期类型总是无处不在的。

Trait VS Interface

咱们从生命周期的类型体系回到更加传统的类型上，Rust 与 Go 都相同运用了组合而不是承继的办法来表达类型之间的联系。这个关于 Go 开发者来讲是十分熟悉的，由于咱们在 Go 中相同运用 Interface 来表达类型之间的联系。但实践上二者仍是有许多不同的。

对我自己而言，最首要的不同点在于 Rust 的Trait 需求显式声明。

这个好处在于不需求声明类型完成某个 Trait，而是它只要完成了一切 Interface 的办法，编译器就认为它完成了这个 Interface。可是除了这一点，还有没有更深层次的改变呢？显式指定除了变得更加麻烦以外，带来了哪些好处呢？

答案是肯定的。在 Rust 中有一种标记类型，它没有实践运行时的功能，它的作用仅仅告知编译器在编译的时分怎么协助开发者检查是否正确地处理以及运用了某种类型。这在 Go 的隐式声明中是没办法完成的。

刚刚提到的许多比如，包括Box类型以及生命周期的类型体系，都表现了 Rust 具有一个十分强壮的类型体系，而且充分利用了类型体系协助咱们写出更正确的软件。我在写 Rust 程序的时分比较照较定心，只要程序编译过了就能保证这个完成是没有太大问题的。而且我也能很清楚地感知到我的类型体系供给给我的信息，包括是否并发安全、是否需求处理、是否需求考虑数据竞赛、是否需求感知以及是否它是否需求被分配在堆上。

Stackless VS Stackful

还有一个值得评论的问题是，Go 声称自己具备并发与规模弹性弹性上的友爱性，那么在并发编程上， Rust 和 Go 有哪些不一样的规划呢？Rust 并发生态的开展历程是一个十分杂乱的问题，因而咱们只从微观角度做比照。

并发编程涉及到一个在计算机历史上十分陈旧的问题，即怎么让程序从履行中“暂停”并“康复”？关于这个问题有两个不同的回答思路。

1. 函数式编程的思路。假如能将暂停时的一切状况在暂停前作为函数的值回来，而且在康复时作为参数传入下一个需求被履行的函数，就能够处理这个暂停与康复的问题。其实暂停往往出现在函数内部，它不必定出现在一个函数调用完毕以及下一个函数调用开端的这个机遇，所以函数式编程找到了一种办法，在任何状况下都能将一个在函数内部暂停的状况从头编译为多个不同的函数，而且把这个状况暴露为参数，在这些函数之间传递。
2. 从程序实践履行的办法触发。假如咱们保存程序当前一切的寄存器数据以及内存数据，那么咱们就能够直接从寄存器和内存数据中康复履行，关于操作体系的进程与线程也是运用这种办法。

Rust 和 Go 分别运用了这两种不同的办法。Rust 始终采取第一种办法，咱们一般把它叫做无栈协程，由于它不需求额定的栈保存协程状况，只需函数自身的栈就能够完成这一点。Go 运用的是有栈协程，由于 Goroutine 需求额定的栈保存。Goroutine 当前的堆内存状况，以及 Goroutine 的栈抵达临界值之后，咱们需求怎么处理 Goroutine 的栈扩容，这些都是需求付出额定的开支及空间的。它的优势在于付出了必定的运行时本钱，因而运用起来更便利。

相信 Go 开发者都有深刻的体会，咱们只需求用同步的办法编写代码，之后用 Go 关键字来调用它，它就能够自动做并发履行。而关于各类根据无栈协程的言语，比方 Rust，咱们一般需求显式指定一切从这儿中止而且康复的点，相对而言比较麻烦。可是由于它不需求运用额定的栈，因而它能够更好地嵌入到某些堵塞的非并发的程序中，理论上它的功能也更好。而 Go 调用其他堵塞的代码是比较麻烦的。

咱们在前面内容中提到了许多便是 Rust 与 Go 在特性以及风格上的不同之处。但其实这也仅仅 Rust 一切特性中十分小的一部分，而且我也仅仅根据最基本的比如进行了介绍。根据这些比如以及在我学习 Rust 进程中的体会，我认为 Rust 是功能调优之友，也是结构开发者之友。

为什么这么讲呢？由于 Rust 十分鼓励开发者感知程序中的功能开支以及额定开支，这关于做功能调优是十分有协助的。此外 Rust 有一个十分强壮的类型体系，能够更好地描述结构束缚，这个关于结构的开发者以及结构供给者而言十分友爱。由于结构本身是对一类逻辑的笼统，而高档的类型体系本身也是关于类型的一种笼统，那么假如咱们能运用好类型的笼统体系，或许假如它本身供给了十分丰富的高档类型笼统的办法，咱们就能定义出更严谨的结构以及中间件类型的束缚，一起也能够协助结构运用者更正确地运用结构。

03 在挑选上的一点小主张

假如将 Rust 言语和 Go 言语单独做比照，咱们应该怎么解读它们呢？这是一个十分经典的问题。能够测验从以下四方面考虑：

• 合作联系，扬长避短 咱们团队认为其实二者并不是敌对联系，而是合作联系，它们是扬长避短的。毕竟言语仅仅东西，许多时分咱们仅仅需求一个更加称心如意的东西而已。

• (功能 >> 开发功率) || (安全性 >> 开发功率) -> Rust 关于需求极致功能，重计算的使用，以及需求稳定性并能承受必定开发速度丢失的使用，推荐运用 Rust，Rust 在极致功能优化和安全性上的优势能够在这类使用中得以发挥。

• 迭代速度要求高 -> Go 关于功能不敏感的使用、重 IO 的使用以及需求快速开发快速迭代胜过稳定性的使用，推荐运用 Go 言语，这种使用运用 Rust 并不会带来显着的收益。

• 考虑团队技术储藏和人才储藏 当然，还有一个很重要的考虑要素，是团队现有的技术栈，即技术储藏和人才储藏

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项目地址

GitHub：github.com/cloudwego

官网：www.cloudwego.io