Rost gegen C ++: Ein kurzer Leitfaden für Entwickler

Rust und C ++ sind zwei leistungsstarke Systemprogrammiersprachen, die jeweils einzigartige Stärken haben, die sich für bestimmte Projekte besser eignen als andere.

Dieser Leitfaden wird über die Kernfunktionen dieser Sprachen vergleicht und Ihnen helfen, zu entscheiden, welche möglicherweise zu Ihrem nächsten Webprojekt passt.

Speichersicherheit

Speichersicherheit ist von entscheidender Bedeutung, um Fehler wie Pufferüberläufe, Speicherlecks und Zeigerprobleme zu verhindern, die zu Abstürzen oder Sicherheitslücken führen können.

Rusts Speichersicherheitsmodell

Rust erzwingt die Sicherheit der Gedächtnis durch Eigentum, Kreditaufnahme und Lebensdauer:

• Eigentümermodell: Rust verwendet ein einzigartiges Eigentümersystem, bei dem jeder Daten jederzeit einen einzelnen Eigentümer hat.Wenn der Eigentümer aus dem Umfang ausgeht, handelt Rost automatisch den Speicher.Dieses Modell beseitigt die Notwendigkeit einer manuellen Speicherverwaltung oder Müllsammlung.
• Ausleihen und Lebenszeiten: Rost ermöglicht es, dass Daten unerbittlich oder mächtig geliehen werden, aber nicht beides.Dies hindert den Compiler daran, Datenrennen selbst in komplexen Multi-Thread-Programmen zu machen.Die lebenslangen Annotationen von Rust helfen auch dabei, den Speicher effektiv zu verwalten, und stellen sicher, dass Referenzen ihre Daten nicht überleben.

Durch die Durchsetzung dieser Regeln bei Compiles-Time können Fehler wie Nullzeiger-Dererzen, Pufferüberläufe und nutzungsfreie Fehler auf fast unmöglich zu stoßen.

C ++ von Speicherverwaltungsansatz

C ++ bietet leistungsstarke Tools für die Speicherverwaltung, jedoch mit weniger automatischen Sicherheitsfunktionen:

• Manuelle Speicherverwaltung: C ++ - Entwickler können RAW -Zeiger verwenden, um Speicher direkt zuzuweisen und zu verkaufen, was Flexibilität bietet, jedoch Disziplin erfordert, um Speicherlecks oder baumelnde Zeiger zu vermeiden.
• Smart Zeiger: Moderne C ++ (da C ++ 11) intelligente Zeiger wie Std :: Unique_ptr, std :: Shared_ptr, und std :: WeaPtr, die bei der Verwaltung des Speichers durch automatische Freigabe von Ressourcen helfen, wenn sie nicht mehr verwendet werden.
• RAII (Ressourcenerfassung ist Initialisierung): C ++ verwendet RAII, um Ressourcen zu verwalten, was das Ressourcenmanagement mit einer Objektlebensdauer verbindet.Dies hilft, Speicher zu verwalten, stützt sich jedoch auf Entwicklerdisziplin, da der Compiler diese Regeln nicht ausschließlich durchsetzt.

Während C ++ Flexibilität bei der Verwaltung des Speichers bietet, kann der Mangel an Compiler-durchs-Speichersicherheit zu Problemen mit Laufzeitgedächtnis führen, wenn sie nicht sorgfältig behandelt werden.

Parallelität

Durch die Genauigkeit können Programme gleichzeitig mehrere Vorgänge verarbeiten, ein wichtiges Merkmal für Reaktionsfähigkeit und effiziente Ressourcenverbrauch in Anwendungen.

Rusts Parallelitätsvorteile

Das Eigentümermodell von Rust macht es von Natur aus sicherer, einen gleichzeitigen Code zu schreiben:

• Datenrennenprävention: Der Compiler von Rust setzt strenge Kreditregeln durch, sodass kein Datenrennen auftreten kann, da nur ein Thread Daten zu einem bestimmten Zeitpunkt mutieren kann.Diese Funktion ist in das Parallelitätsmodell von Rust eingebaut.
• Gewindesicherheit zur Kompilierungszeit: Rost hat das Senden und Synchronisation Merkmale, die angeben, ob Typen sicher über mehrere Threads übertragen werden oder zugegriffen werden können.Diese Merkmale sind automatisch implementiert, sodass Probleme mit der Sicherheit von Threads, bevor der Code ausgeführt wird, einfacher zu fangen.
• Hochzeitliche Parallelitätsprimitive: Rost bietet Parallelitätsprimitive wie Kanäle Für Nachrichtenverbände zwischen Threads und Bibliotheken wie Tokio Für die asynchronisierte Programmierung, die sowohl leistungsfähig als auch sicher sind.

Die Parallelitätsfunktionen von C ++

C ++ hat eine robuste Unterstützung für die Parallelität, legt dem Programmierer jedoch die Verantwortung:

• Threading -Bibliotheken: C ++ liefert std :: thread und andere Bibliotheken zur Unterstützung von Multi-Threading, die leistungsstarke Parallelitätsfunktionen, jedoch ohne strenge Datenrassenschutz ermöglichen.
• Mutexes und Schlösser: C ++ erfordert die manuelle Verwendung von Mutexes, Zustandsvariablen und Sperren, um den Zugriff auf den Thread auf gemeinsame Ressourcen zu verwalten.Die ordnungsgemäße Verwendung dieser Mechanismen ist wichtig, um Datenrennen zu vermeiden.
• Atomare Operationen: C ++ enthält die <atomic> Bibliothek, die sicherstellt, dass die Operationen mit gemeinsamen Daten ohne Schlösser sicher sind - aber Entwickler müssen verstehen, wann und wie sie sie verwenden, um undefiniertes Verhalten zu vermeiden.

C ++ gibt den Programmierern eine manuelle Kontrolle über die Parallelität, aber es fehlt die strengen Kompilierungs-Zeit-Überprüfungen, die Rost bietet, und erleichtert die Einführung von Parallelitätsfehlern.

Fehlerbehandlung

Die Fehlerbehandlung wirkt sich darauf aus, wie Programme mit unerwarteten Situationen umgehen, z. B. ungültige Eingaben oder fehlgeschlagene Operationen.

Rusts Fehlerbehandlung mit Ergebnis und Option

Rost vermeidet Ausnahmen und entscheidet sich für eine vorhersehbare Fehlerbehandlung:

• Ergebnis- und Optionstypen: Rost benutzt die Ergebnis und Option Typen, um Fehler ohne Ausnahmen zu behandeln.Das Ergebnis stellt den beiden Erfolg dar (In Ordnung) oder Misserfolg (Arm), während die Option für Werte verwendet wird, die möglicherweise vorhanden sein können oder nicht.
• Explizite Fehlerbehandlung: Durch die Rückgabe von Funktionen Ergebnis oder OptionEntwickler können Fehler explizit bewältigen, wodurch die Chancen unbehandelter Ausnahmen und die Erhöhung der Codezuverlässigkeit verringert werden.
• Musteranpassung: Rusts Muster-Matching-Syntax (übereinstimmen) ermöglicht es den Entwicklern, verschiedene Fehlerfälle problemlos zu bewältigen, wodurch ein Fehler und das Verwirklichungsfehler gelöscht werden kann.

Ausnahmebasierte Fehlerbehandlung von C ++

C ++ verwendet einen anderen Ansatz mit Laufzeitausnahmen:

• Versuchsblöcke: C ++ verwendet Try-Catch-Blöcke für die Ausnahmebehandlung, wobei während der Laufzeit eine Ausnahme ausgelöst und gefangen werden kann.Mit dieser Flexibilität können Entwickler weltweit Fehler behandeln, kann jedoch zu einer Leistungsaufwand führen.
• Raii und Ressourcensicherheit: C ++ kann das Ressourcenmanagement an die Ausnahme von Sicherheit über RAII verbinden.Ausnahmen müssen jedoch sorgfältig verwaltet werden, um Speicherlecks zu vermeiden.
• Alternative Fehlerbehandlung: Einige Entwickler vermeiden Ausnahmen zugunsten von Fehler-Return-Codes oder Strukturen wie std :: optional Leistung zu kontrollieren und Unvorhersehbarkeit zu vermeiden.

Der Ansatz von Rust wird oft als sicherer und vorhersehbarer angesehen, während das Ausnahmemodell von C ++ Flexibilität, jedoch auf Kosten potenzieller Leistungsprobleme bietet.

Sicherheit der Zeit

Sicherheitsüberprüfungen für Kompilierzeit verhindern häufig vor, vor dem Code ausgeführte Code, wodurch das Debuggen für die Laufzeit reduziert wird.

Rusts strenge Sicherheitsseitungssicherheit

Der Compiler von Rust ist streng und erzwingt eine Reihe von Regeln:

• Besitz und Kreditkontrollen: Der Compiler von Rust überprüft die Eigentums- und Ausleihenregeln zum Kompilieren und verhindert Datenrennen und Speicherprobleme vor der Ausführung.
• Geben Sie Sicherheits- und Lebensanmerkungen ein: Rust erzwingt strenge Sicherheit, und seine lebenslangen Anmerkungen machen sie so, dass die Referenzen ihre Eigentümer nicht überleben und häufige Laufzeitfehler verhindern.
• Weniger Laufzeitfehler: Aufgrund der Kompilierungszeitprüfungen von Rust erscheinen weniger Fehler zur Laufzeit, sodass Anwendungen stabiler und zuverlässiger werden.

C ++ flexible Kompilierungszeitsicherheit

C ++ bietet eine Überprüfung des Kompilierungszeit-Typs, ist jedoch weniger restriktiv:

• Sicherheit Typ: C ++ prüft die Typen zum Kompilierungszeit, aber implizite Casting und weniger strenge Regeln können zu typbezogenen Laufzeitfehlern führen.
• Vorlage Metaprogrammierung: C ++ unterstützt leistungsstarke Funktionen für Kompilierungszeiten durch Vorlagen, sodass Entwickler einige Berechnungen zur Kompilierungszeit durchführen können, obwohl das Debuggen eine Herausforderung gestalten kann.
• Weniger Sicherheitsgarantien: C ++ erzwingt keine Kreditaufnahme oder Eigentümerschaft zum Kompilierzeit, sodass die Sicherheitsprobleme für Speicher vor der Laufzeit schwerer zu fangen sind.

Die strenge Überprüfungen von Rust-Kompilierzeit helfen bei der Aufrechterhaltung der Sicherheit, während die Flexibilität von C ++ eine schnelle Entwicklung ermöglicht, kann jedoch zu mehr Laufzeit-Debuggen führen.

Performance

Beide Sprachen sind für hohe Leistung ausgelegt, verfolgen jedoch unterschiedliche Ansätze.

Rusts Leistung mit Null-Kosten-Abstraktionen

Rost ist so optimiert, dass sie der C ++ - Leistung entspricht, ohne Overhead hinzuzufügen:

• Zero-Kosten-Abstraktionen: Rusts Abstraktionen wie Iteratoren und Musteranpassungen fügen keine Laufzeitkosten hinzu und halten sie so leistungsfähig wie Code auf niedrigerer Ebene.
• Optimierte Speicherverwaltung: Das Eigentümersystem von Rust minimiert das Management des Laufzeitgedächtnisses und reduziert die Müllsammlung im Vergleich zu anderen Sprachen.
• Effiziente Compiler -Optimierungen: Das LLVM -Backend von Rust führt Optimierungen durch, die Rusts Leistung in der Nähe oder manchmal besser als C ++ bringen.

Die Leistung von C ++ und die Kontrolle auf niedriger Ebene

C ++ ist seit langem der Standard für die Leistung:

• Manuelle Speicherverwaltung: C ++ gibt Entwicklern die volle Kontrolle über Speicherzuweisung und Hardware-Ressourcen, was für leistungsempfindliche Anwendungen von Vorteil ist.
• Hohe Optimierung: C ++-Compiler (wie GCC und Clang) bieten hohe Optimierungsfunktionen, wodurch C ++ für hochrangige und hochfrequente Anwendungen extrem effizient ist.
• Flexibilität für Hardware: C ++ ermöglicht eine direkte Kontrolle der Hardware, die ideal für Anwendungen wie Echtzeitsysteme, eingebettete Systeme und Spielentwicklung ist.

Während Rost in vielen Szenarien die Leistung von C ++ übereinstimmen kann, bietet C ++ eine feinere Kontrolle über Optimierungen auf niedrigem Niveau, was es in leistungsstarken Feldern beliebt macht.

Ökosystem und Werkzeug

Das Ökosystem jeder Sprache beeinflusst die Produktivität und die einfache Aufbau großer Projekte.

Rusts modernes Werkzeug mit Fracht

Das Ökosystem von Rust basiert auf modernen Entwicklungspraktiken:

• Frachtpaketmanager: Cargo vereinfacht das Projektmanagement, die Abhängigkeitslösung und das Aufbau und erleichtert es, mit Paketen zu arbeiten und Projekte zu pflegen.
• Rich CRATES.IO Library: Das offizielle Paket-Repository von Rust, CRATES.IO, bietet eine Reihe hochwertiger, gut gepflegter Bibliotheken für verschiedene Domänen.
• Integrierte Tests und Dokumentation: Fracht unterstützt integrierte Tests, Benchmarking und Dokumentationsgenerierung und erstellt eine optimierte Entwicklungsumgebung.

Das reife Ökosystem- und Werkzeugvielfalt von C ++

C ++ profitiert von Jahrzehnten der Entwicklung und einem umfangreichen Ökosystem:

• Etablierte Bibliotheken und Frameworks: C ++ verfügt über eine umfangreiche Auswahl an Bibliotheken für alles, von der GUI-Entwicklung bis hin zu Echtzeitgrafiken und maschinellem Lernen.
• Verschiedene Werkzeugoptionen: Bausysteme wie CMake, Makefiles und Ninja bieten leistungsstarke Fähigkeiten, obwohl sie möglicherweise mehr Setup als Rusts Fracht benötigen.
• Große Unterstützung für die Gemeinschaft: Die ausgereifte Community von C ++ bietet umfassende Unterstützung und umfangreiche Ressourcen für die Lösung von Herausforderungen, insbesondere in spezialisierten Bereichen wie Spieleentwicklung und wissenschaftlichem Computing.

Das moderne Werkzeug von Rust erleichtert das Setup, während das langjährige Ökosystem von C ++ eine Vielzahl von Anwendungen unterstützt und umfangreiche Werkzeugeoptionen bietet.

Interoperabilität

Interoperabilität bezieht sich auf die einfache Verwendung einer Sprache mit anderen Systemen oder Sprachen.

Rusts Interoperabilität mit C/C ++

Rost hat wachsende Interoperabilitätsfähigkeiten:

• Fremdenfunktionsschnittstelle (FFI): Das FFI von Rust ermöglicht direkte Aufrufe zum C-Code und erleichtert die Schnittstelle mit Legacy-Systemen oder leistungsempfindlichen C-Bibliotheken.
• Schaltspeicherverwaltung für FFI: Rost erfordert zusätzliche Sorgfalt bei der Verwaltung des Speichers über die FFI -Grenzen hinweg, um die Eigentums- und Sicherheitsprinzipien aufrechtzuerhalten.

Die umfangreiche Interoperabilität von C ++

C ++ - integriert sich nahtlos in C:

• Direkte Interoperabilität mit C: C ++ ist so konzipiert, dass es mit C kompatibel ist und das riesige Ökosystem der C -Bibliotheken direkt in C ++ - Code verwendet werden kann.
• Bindungen für andere Sprachen: C ++ verfügt über Bindungen für andere Sprachen (wie Python mit Boost.python), was es in mehrsprachigen Projekten sehr vielseitig vielseitig macht.

Während die Interoperabilität von Rust wächst, bleibt C ++ die Auswahl für die direkte Integration mit vorhandenen C-Bibliotheken.

Wählen Sie Rust oder C ++ für Ihr nächstes Projekt

Hier ist eine kurze Zusammenfassung, wenn Sie eine Sprache über die andere auswählen könnten.

Warum Rost wählen?

• Speichersicherheit ohne Müllsammlung: Gewährleistet die Sicherheit durch Kompilierungszeitprüfungen und macht sie ideal für sicherheitsorientierte Projekte.
• Sichere Parallelität: Das Eigentümermodell von Rust unterstützt ein sicheres Multi-Threading, ideal für skalierbare, gleichzeitige Anwendungen.
• Modernes Werkzeug: Mit Fracht und einem wachsenden Ökosystem bietet Rust eine reibungslose Entwicklungserfahrung.
• Wachsende Popularität: Rost gewinnt an der Antriebsmontage, der Systemprogrammierung und der Cloud -Dienste an der Verbreitung von Webbaugruppen, Systemen gewonnen.

Warum C ++ wählen?

• Reife Ökosystem: Für Projekte, die umfangreiche Bibliotheken und Integration in bestehende Systeme benötigt, bietet C ++ eine gut etablierte Umgebung.
• Leistungskontrolle: C ++ bietet niedrigem Zugriff auf Speicher und Hardware, eine Kernfunktion für Spielentwicklung und eingebettete Systeme.
• Legacy -Kompatibilität: Projekte mit der Wartung bestehender C- oder C ++ - Codebasen profitieren von der direkten Kompatibilität von C ++ mit C.
• Branchenstandard in bestimmten Bereichen: Viele leistungsstarke Branchen wie Spieleentwicklung und Finanzsysteme stützen sich aufgrund ihrer Erfolgsbilanz und Tools auf C ++.