Rust

Rust on mitmeparadigmaline üldotstarbeline programmeerimiskeel, mis keskendub peamiselt tüübikindlusele, jõudlusele ja turvalisusele, eriti turvalisele samaaegsusele. Rust on süntaksi poolest sarnane C++ga, kuid on disainitud selleks, et tagada parem mälu turvalisus hoides kõrget jõudlust. Keeles viitavad kõik viitajad alati asjakohasele mälule (mäluobjektid viidete taga on alati korrektsed) ilma, et oleks vajalik laialdasem mäluhaldussüsteem, nagu näiteks prügikogumine.

Rust
Rust logo
Faililaiend	.rs, .rlib
Paradigma	Funktsionaalne, imperatiivne, struktureeritud, üldine, mitmeparadigmaline
Väljalaskeaeg	7. juuli 2010
Looja	Graydon Hoare
Arendaja	The Rust Project
Viimane väljalase	1.83.0 (28.11.2024)
Tüüpimine	lineaarne, nominaalne, staatiline, tugev
Implementatsioonid	Rust
Mõjutatud keeltest	Alef, C sharp, C++, Cyclone, Erlang, Haskell, Limbo, Newsqueak, OCaml, Ruby, Scheme, Standard ML, Swift
Mõjutanud keeli	Crystal, Elm, Idris, Spark, Swift
OS	Linux, macOS, Windows, FreeBSD, OpenBSD, Redox, Android, iOS
Litsents	MIT või Apache 2.0
Veebileht	www.rust-lang.org

Mäluturvalisuse kindlustamiseks ja andmete võidujooksude vältimiseks kasutab Rust "laenukontrollijat", mis jälgib kompileerimise ajal iga programmis oleva objektiviida eluaega. Rusti arendust inspireerisid funktsionaalne programmeerimine, sealhulgas muutmatus, kõrgema järgu funktsioonid ja algebralised andmetüübid.

Algselt oli Rust disainitud Graydon Hoare'i poolt Mozilla uurimisasutuses, kaasa aitasid ka Dave Herman, Brendan Eich ja teised. Disainerid arendasid keelt samal ajal kui nad kirjutasid koodi Servo küljendusmootori ja Rusti enda kompileerija jaoks.

Rust on alates 2016. aastast olnud igal aastal Stack Overflow arendajate küsitluses olnud "kõige rohkem armastatud programmeerimiskeel". Keelt kasutavad firmad nagu Amazon, Discord, Dropbox, Google (Alphabet), Facebook ja Microsoft. Detsembris 2022 sai sellest ainus keel peale C ja assemblerkeele, mida on võimalik kasutada Linuxi tuuma arendamises.

Disain

Rust on ette nähtud väga tihedalt koos töötavate ja väga turvaliste süsteemide jaoks ning suurte programmide loomiseks.

Süntaks

Rusti süntaks on sarnane keeltega C ja C++, kus koodiblokid on eraldatud loogeliste sulgude ja käsuvoo märksõnadega nagu näiteks if, else, while ja for. Siiski pole kõik C ja C++ märksõnad rakendatud ning mõned Rust funktsioonid (nagu näiteks match mustrite sobitamiseks) näivad võõratena nendele, kes on neid keeli õppinud. Vaatamata Rusti pealiskaudsele sarnasusele C ja C++ga on Rusti süntaks sügavamas mõistes sarnane ML perekonda kuuluvate keeltega ja Haskell keelega. Peaaegu iga osa funktsioonist on väljend, isegi käsuvoo operaatorid. Näiteks tavaline if lause toimub C keele kolmepoolses tingimuslikus operaatoris. Funktsioon ei pea lõppema return väljendiga, mis juhul tagastab viimane väljend funktsioonis (ja koodiblokis) tagastusväärtuse juhul, kui semikoolon on ära jäetud.

Mälu ohutus

Rust on disainitud olema ohutu mälule ning ei luba kasutada null viitajaid, rippuvaid viitajaid, ega andmete võidujooksu ohutus koodis. Andmete väärtuseid võib lähtestada vaid läbi kindlate keelevormide, kus kõikide sisendite väärtused peavad olema juba saadaval.

Rusti omanikusüsteem koosneb reeglitest, mis garanteerivad mäluohutust ilma prügikogujata. Programmi jooksmise ajal, peab igal väärtusel olema muutuja, mis on selle omanik ja igal väärtusel saab olla ainult üks omanik. Väärtuse omanik muutub, kui väärtus määratakse uue nime alla või edastatakse funktsioonile parameetrina. Väärtust saab ka laenata, mis tähendab, et väärtus kantakse ajutiselt teisele funktsioonile ning siis antakse omanikule tagasi. Nende reeglite abil saab Rust vältida rippuvate viitajate sattumist koodi.

Ajalugu

Keel kasvas välja Graydon Hoare'i 2006. aastal alguse saanud isiklikust projektist. Mozilla alustas projekti sponsoreerimist 2009. aastal ning kuulutas selle välja aastal 2010. Samal aastal liikus töö algsest kompileerijast (kirjutatud OCaml keeles) iseseisvale kompileerijale, mis oli kirjutatud Rust keeles.

Kõige esimene nummerdatud alfaeelne versioon anti välja 2012 aasta jaanuaris. Rust 1.0, kõige esimene stabiilne versioon, anti välja 15 mai 2015. Pärast seda antakse välja uus stabiilne versioon iga kuue nädala tagant.

Näited

Tere maailm

Lihtne "Tere maailm!" programm kirjutatud Rust keeles.

fn main() {
    println!("Tere maailm!");
}

Faktoriaalne funktsioon

Rekursiivne

fn factorial(i: u64) -> u64 {
    match i {
        0 => 1,
        n => n * factorial(n-1)
    }
}

Iteratiivne

fn factorial(i: u64) -> u64 {
    let mut acc = 1;
    for num in 2..=i {
        acc *= num;
    }
    acc
}

Iteraatoreid kasutades

fn factorial(i: u64) -> u64 {
    (1..=i).product()
}

Eluajad

Igal viitajal on eluaeg, mis tähendab teatud asukohti koodis, kus väärtus siiamaani eksisteerib. Näiteks on eluaeg kohalikule muutujale viitaval viitajal see koodiplokk, milles ta defineeritud on:

fn main() {
    let r = 9;                              // ---------+-- eluaeg 'a
                                            //          |
    {                                       //          |
        let x = 5;                          // -+-- eluaeg 'b
        println!("r: {}, x: {}", r, x);     //  |       |
    }                                       // -+       |
                                            //          |
    println!("r: {}", r);                   //          |
}                                           // ---------+

Üks Rusti omapärasemaid omadusi on konkreetsed eluajad (ingl. "explicit lifetimes"). Siin on ebakorrektne funktsioon, mis võtaks parameetritena kaks sõneviitajat ja tooks tagasi viitaja pikimale:

fn pikim(x: &str, y: &str) -> &str {
    if x.len() > y.len() {
        x
    }
    else {
        y
    }
}

Rust ei lase seda funktsiooni kompileerida, sest seda funktsiooni mujalt kutsudes ei saa kompileerija kindel olla, kas üks viitaja võib elada kauem kui teine. On võimalik kirjutada variant sellest funktsioonist kasutades konkreetset eluaega, millele paneme juhusliku nime 'a, kus mõlemad viitajad peavad elama sama kaua:

fn pikim<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {
    if x.len() > y.len() {
        x
    }
    else {
        y
    }
}