Rust (lenguaje de programación)

Rust es un lenguaje de programación de múltiples paradigmas diseñado para el rendimiento y la seguridad , especialmente la concurrencia segura . [17] [18] Rust es sintácticamente similar a C ++ , [19] pero puede garantizar la seguridad de la memoria usando un verificador de préstamo para validar referencias . [20] Rust logra la seguridad de la memoria sin recolección de basura y el recuento de referencias es opcional. [21] [22]

Oxido
Una letra R en mayúscula colocada en una rueda dentada
El logo oficial de Rust
ParadigmasMulti-paradigma : concurrente , funcional , genérico , imperativo , estructurado
Diseñada porGraydon Hoare
DesarrolladorInvestigación de Mozilla [1]
Apareció por primera vez7 de julio de 2010 ; Hace 10 años ( 07-07-2010 )
Lanzamiento estable
1.53.0 [2]  Edita esto en Wikidata / 17 de junio de 2021 ; hace 2 días ( 17 de junio de 2021 )
Disciplina de mecanografíaAfín , inferido , nominal , estático , fuerte
Lenguaje de implementaciónOxido
PlataformaARM , IA-32 , x86-64 , MIPS , PowerPC , SPARC , RISC-V , WebAssembly [3] [4]
SOLinux , macOS , Windows , FreeBSD , OpenBSD , [5] Redox , Android , iOS [6]
LicenciaMIT o Apache 2.0 [7]
Extensiones de nombre de archivo.rs, .rlib (archivo de metadatos)
Sitio webwww .rust-lang .org
Influenciado por
  • Alef [8]
  • C # [8]
  • C ++ [8]
  • Ciclón [8] [9]
  • Erlang [8]
  • Haskell [8]
  • Limbo [8]
  • Newsqueak [8]
  • OCaml [8]
  • Rubí [8]
  • Esquema [8]
  • ML estándar [8] Swift [8] [10]
Influenciado
  • Cristal
  • Olmo [11]
  • Idris [12]
  • Chispa [13]
  • Rápido [14]
  • Proyecto Verona [15]
  • Zig
  • PHP [16]

Rust fue diseñado originalmente por Graydon Hoare en Mozilla Research, con contribuciones de Dave Herman, Brendan Eich y otros. [23] [24] Los diseñadores refinaron el lenguaje mientras escribían el diseño Servo o el motor del navegador , [25] y el compilador Rust . Ha ganado un uso cada vez mayor en la industria y Microsoft ha estado experimentando con el lenguaje para componentes de software seguros y críticos para la seguridad. [26] [27]

Rust ha sido votado como el "lenguaje de programación más querido" en la Encuesta para desarrolladores de Stack Overflow cada año desde 2016. [28]

Un ejemplo de compilación de un programa de Rust

El lenguaje surgió de un proyecto personal iniciado en 2006 por el empleado de Mozilla, Graydon Hoare, [18] quien afirmó que el proyecto posiblemente recibió el nombre de la familia de hongos de la roya . [29] Mozilla comenzó a patrocinar el proyecto en el año 2009 [18] y anunció que en el año 2010. [30] [31] El mismo año, el trabajo pasó de la inicial del compilador (escrito en OCaml ) a la LLVM basado compilador autoalojamiento escrita en óxido. [32] Denominado rustc , se compiló con éxito en 2011. [33]

La primera versión pre-alfa numerada del compilador de Rust se produjo en enero de 2012. [34] Rust 1.0, la primera versión estable, se lanzó el 15 de mayo de 2015. [35] [36] Después de 1.0, las versiones de puntos estables se entregan cada seis semanas, mientras que las características se desarrollan en Rust todas las noches con lanzamientos diarios, luego se prueban con lanzamientos beta que duran seis semanas. [37] [38] Cada 2 o 3 años, se produce una nueva "Edición" de Rust. Esto es para proporcionar un punto de referencia fácil para los cambios debido a la naturaleza frecuente del cronograma de lanzamiento de trenes de Rust , así como para proporcionar una ventana para realizar cambios importantes. Las ediciones son en gran parte compatibles. [39]

Junto con la escritura estática convencional , antes de la versión 0.4, Rust también admitía estados de tipo . El sistema typestate modeló las afirmaciones antes y después de las declaraciones del programa, mediante el uso de una checkdeclaración especial . Las discrepancias se pueden descubrir en tiempo de compilación , en lugar de en tiempo de ejecución , como podría ser el caso de las aserciones en código C o C ++. El concepto typestate no era exclusivo de Rust, ya que se introdujo por primera vez en el lenguaje NIL . [40] Los estados de tipo se eliminaron porque en la práctica se usaban poco, [41] aunque se puede lograr la misma funcionalidad aprovechando la semántica de movimiento de Rust . [42]

El estilo del sistema de objetos cambió considerablemente en las versiones 0.2, 0.3 y 0.4 de Rust. La versión 0.2 introdujo clases por primera vez y la versión 0.3 agregó varias características, incluidos destructores y polimorfismo mediante el uso de interfaces. En Rust 0.4, se agregaron rasgos como un medio para proporcionar herencia ; las interfaces se unificaron con rasgos y se eliminaron como una característica separada. Las clases también fueron eliminadas y reemplazadas por una combinación de implementaciones y tipos estructurados . [ cita requerida ]

Comenzando en Rust 0.9 y terminando en Rust 0.11, Rust tenía dos tipos de punteros incorporados : ~y @, simplificando el modelo de memoria central . Reimplementó esos tipos de puntero en la biblioteca estándar como Boxy (ahora eliminado) Gc.

En enero de 2014, antes de la primera versión estable, Rust 1.0, el editor en jefe de Dr. Dobb's , Andrew Binstock, comentó sobre las posibilidades de Rust de convertirse en un competidor de C ++ y de los otros lenguajes emergentes D , Go y Nim (luego Nimrod). Según Binstock, aunque Rust era "ampliamente visto como un lenguaje notablemente elegante", la adopción se ralentizó porque cambiaba repetidamente entre versiones. [43]

Rust tiene una interfaz de función externa (FFI) a la que se puede llamar, por ejemplo, desde el lenguaje C, y puede llamar a C. Si bien llamar a C ++ ha sido históricamente problemático (desde cualquier idioma), Rust tiene una biblioteca, CXX, para permitir la llamada ao desde C ++ y "CXX tiene una sobrecarga nula o insignificante". [44]

En agosto de 2020, Mozilla despidió a 250 de sus 1,000 empleados en todo el mundo como parte de una reestructuración corporativa causada por el impacto a largo plazo de la pandemia COVID-19 . [45] [46] Entre los despedidos estaban la mayoría del equipo de Rust, [47] [se necesita una mejor fuente ] mientras que el equipo Servo se disolvió por completo. [48] [Se necesita una mejor fuente ] El evento generó preocupaciones sobre el futuro de Rust. [49]

En la semana siguiente, el Rust Core Team reconoció el severo impacto de los despidos y anunció que los planes para una fundación Rust estaban en marcha. El primer objetivo de la fundación sería asumir la propiedad de todas las marcas comerciales y nombres de dominio , y también asumir la responsabilidad financiera de sus costos. [50]

El 8 de febrero de 2021 la formación de la Fundación Rust fue anunciada oficialmente por sus cinco empresas fundadoras ( AWS , Huawei , Google , Microsoft y Mozilla). [51] [52]

El 6 de abril de 2021, Google anunció la compatibilidad con Rust dentro del proyecto de código abierto de Android como alternativa a C / C ++. [53]

Aquí hay un simple "¡Hola, mundo!" programa escrito en Rust. La println! macro imprime el mensaje en la salida estándar .

fn  main () {  println! ( "¡Hola, mundo!" );}

El hormigón sintaxis de Rust es similar a C y C ++ , con bloques de código delimitado por corchetes , y el control de flujo palabras clave tales como if, else, while, y for, aunque la sintaxis específica para definir funciones es más similar a Pascal . Sin embargo, no todas las palabras clave de C o C ++ están implementadas y algunas funciones de Rust (como el uso de la palabra clave matchpara la coincidencia de patrones ) serán menos familiares para aquellos versados ​​en estos lenguajes. A pesar del parecido superficial con C y C ++, la sintaxis de Rust en un sentido más profundo se acerca más a la de la familia de lenguajes ML y al lenguaje Haskell . Casi todas las partes del cuerpo de una función son expresiones , [54] incluso operadores de flujo de control. Por ejemplo, la ifexpresión ordinaria también ocupa el lugar del condicional ternario de C , un modismo utilizado por ALGOL 60 . Como en Lisp , una función no necesita terminar con una returnexpresión: en este caso, si se omite el punto y coma, la última expresión de la función crea el valor de retorno , como se ve en la siguiente implementación recursiva de la función factorial :

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

La siguiente implementación iterativa utiliza el ..=operador para crear un rango inclusivo:

fn  factorial ( i : u64 )  -> u64  { ( 2 .. = i ). producto ()}

"> Reproducir medios
Una presentación sobre Rust por Emily Dunham del equipo Rust de Mozilla ( conferencia linux.conf.au , Hobart, 2017)

Rust está destinado a ser un lenguaje para sistemas altamente concurrentes y altamente seguros , [55] y para programación en general , es decir, crear y mantener límites que preserven la integridad del sistema grande. [56] Esto ha llevado a un conjunto de características con énfasis en la seguridad, el control del diseño de la memoria y la concurrencia .

Seguridad de la memoria

Rust está diseñado para ser seguro para la memoria y no permite punteros nulos , punteros colgantes o carreras de datos en código seguro. [57] [58] [59] Los valores de datos se pueden inicializar solo a través de un conjunto fijo de formularios, todos los cuales requieren que sus entradas ya estén inicializadas. [60] Para replicar la función en otros lenguajes de punteros que son válidos o NULL, como en listas vinculadas o estructuras de datos de árbol binario , la biblioteca principal de Rust proporciona un tipo de opción , que se puede usar para probar si un puntero tiene valor o . [58] Rust también introduce una sintaxis añadida para gestionar la vida útil , y el compilador las explica a través de su comprobador de préstamos . El código inseguro que puede subvertir algunas de estas restricciones puede escribirse utilizando la palabra clave del idioma . [20]SomeNoneunsafe

Gestión de la memoria

Rust no utiliza un sistema de recolección de basura automatizado . En su lugar, la memoria y otros recursos se gestionan mediante la convención de adquisición de recursos es inicialización (RAII), [61] con recuento de referencias opcional . Rust proporciona una gestión determinista de los recursos, con una sobrecarga muy baja . [ cita requerida ] Rust también favorece la asignación de valores por pila y no realiza el boxeo implícito .

Existe el concepto de referencias (utilizando el &símbolo), que no implica el recuento de referencias en tiempo de ejecución. El verificador de préstamos verifica la seguridad de usar tales punteros en el momento de la compilación, lo que evita que los punteros cuelguen y otras formas de comportamiento indefinido . Además, el sistema de tipos de Rust separa los indicadores compartidos e inmutables del formulario &Tde los indicadores únicos y mutables del formulario &mut T. Sin embargo, un puntero mutable se puede convertir en un puntero inmutable, pero no al revés.

Propiedad

Rust tiene un sistema de propiedad en el que todos los valores tienen un propietario único y el alcance del valor es el mismo que el alcance del propietario. [62] [63] Los valores se pueden pasar por referencia inmutable, usando &T, por referencia mutable, usando &mut T, o por valor, usando T. En todo momento, puede haber múltiples referencias inmutables o una referencia mutable (un bloqueo implícito de lector-escritor ). El compilador de Rust hace cumplir estas reglas en tiempo de compilación y también verifica que todas las referencias sean válidas.

Tipos y polimorfismo

El sistema de tipos admite un mecanismo similar a las clases de tipos , llamado " rasgos ", inspirado directamente en el lenguaje Haskell . Esta es una función para el polimorfismo ad hoc , que se logra agregando restricciones a las declaraciones de variables de tipo. Otras características de Haskell, como el polimorfismo de tipo superior , aún no son compatibles.

Rust presenta la inferencia de tipos para las variables declaradas con la palabra clave let . Estas variables no requieren la asignación inicial de un valor para determinar su tipo. Se produce un error de tiempo de compilación si alguna rama del código deja la variable sin una asignación. [64] Las variables asignadas varias veces deben marcarse con la palabra clave mut.

A las funciones se les pueden dar parámetros genéricos , que generalmente requieren el tipo genérico para implementar un rasgo o rasgos determinados. Dentro de dicha función, el valor genérico solo se puede usar a través de esos rasgos. Esto significa que se puede verificar el tipo de una función genérica tan pronto como se defina. Esto contrasta con las plantillas de C ++ , que se escriben fundamentalmente en pato y no se pueden verificar hasta que se instancian con tipos concretos. Los conceptos de C ++ abordan el mismo problema y son parte de C ++ 20 , aunque todavía no permiten que el compilador de C ++ verifique una plantilla sin una instancia concreta.

Sin embargo, la implementación de los genéricos de Rust es similar a la implementación típica de las plantillas de C ++: se genera una copia separada del código para cada instanciación. Esto se llama monomorfización y contrasta con el esquema de borrado de tipos que se usa normalmente en Java y Haskell. El borrado de tipo también está disponible en Rust mediante el uso de la palabra clave dyn. El beneficio de la monomorfización es el código optimizado para cada caso de uso específico; el inconveniente es un mayor tiempo de compilación y tamaño de los binarios resultantes.

El sistema de objetos dentro de Rust se basa en implementaciones, rasgos y tipos estructurados. Las implementaciones cumplen un rol similar al de las clases dentro de otros lenguajes y se definen con la palabra clave impl. La herencia y el polimorfismo son proporcionados por rasgos; permiten definir métodos y mezclarlos con las implementaciones. Los tipos estructurados se utilizan para definir campos. Las implementaciones y los rasgos no pueden definir los campos por sí mismos, y solo los rasgos pueden proporcionar herencia. Entre otros beneficios, esto evita el problema del diamante de la herencia múltiple , como en C ++. En otras palabras, Rust admite la herencia de interfaz, pero reemplaza la herencia de implementación con composición ; ver composición sobre herencia .

Rust presenta una gran cantidad de componentes que amplían el conjunto de características de Rust y facilitan el desarrollo de Rust. La instalación de componentes generalmente es administrada por rustup, un instalador de cadena de herramientas de Rust desarrollado por el proyecto Rust. [sesenta y cinco]

Carga

Cargo es el sistema de construcción y el administrador de paquetes de Rust . Cargo maneja (entre otras cosas) el código de construcción, la descarga de dependencias y la construcción de dependencias.

Las dependencias de un paquete Rust se especifican en Cargo. toml junto con los requisitos de versión , indicando a Cargo qué versiones de la dependencia son compatibles con el paquete. De forma predeterminada, Cargo obtiene sus dependencias del registro crates.io aportado por el usuario, pero los repositorios y paquetes de Git en el sistema de archivos local también se pueden especificar como dependencias. [66]

Cargo también actúa como un envoltorio para clippy y otros componentes de Rust para facilitar la invocación de estas herramientas. Requiere que los proyectos sigan una determinada estructura de directorios "para facilitar el trabajo con los paquetes de Rust". [67]

Rustfmt

Rustfmt es un formateador de código para Rust. Toma el código fuente de Rust como entrada y cambia el espacio en blanco y la sangría para producir código formateado de acuerdo con la guía de estilo de Rust . [68] Rustfmt también puede verificar si la entrada está formateada correctamente. [69]

Clippy

Clippy es la herramienta de pelusa incorporada de Rust para mejorar la corrección, el rendimiento y la legibilidad del código de Rust. A partir de 2021, Clippy tiene más de 450 reglas, [70] que se pueden explorar en línea y filtrar por categoría. [71] Algunas reglas están deshabilitadas de forma predeterminada.

SPI

RLS es un servidor de idiomas que proporciona a los IDE y editores de texto más información sobre un proyecto de Rust. Proporciona verificaciones de pelusa a través de Clippy , formateo a través de Rustfmt, finalización automática de código a través de Racer , entre otras funciones. [72] El desarrollo de Racer se ralentizó a favor del analizador de óxido . [73]

Es posible extender el lenguaje Rust usando el mecanismo de macro de procedimiento. [74]

Las macros de procedimiento utilizan funciones de Rust que se ejecutan en tiempo de compilación para modificar el flujo de tokens que procesa el compilador. Esto complementa el mecanismo macro definido por el usuario que utiliza la coincidencia de patrones para lograr objetivos similares.

Las macros de procedimiento vienen en tres sabores:

  • Macros de función custom!(...)
  • Derivar macros #[derive(CustomDerive)]
  • Macros de atributos #[CustomAttribute]

La println!macro es un ejemplo de una macro de función y serde_derive[75] es una biblioteca de uso común para generar código para leer y escribir datos en muchos formatos como JSON . Macros de atributos se utilizan comúnmente para enlaces de lenguaje tales como la extendrbiblioteca para los enlaces de Rust a R . [76]

El siguiente código muestra el uso de la Serialize, Deserializey Debugse derivan las macros de procedimiento para implementar JSON lectura y la escritura, así como la capacidad para dar formato a una estructura para la depuración.

use serde :: { Serializar , Deserializar };  # [derivar (serializar, deserializar, depurar)] punto de estructura {  x : i32 , y : i32 ,}fn  main () {  deje punto = Punto { x : 1 , y : 2 };        let serialized = serde_json :: to_string ( & point ). desenvolver ();    println! ( "serializado = {}" , serializado );  dejar deserializado : Point = serde_json :: from_str ( & serializado ). desenvolver ();    println! ( "deserializado = {:?}" , deserializado ); }

Rust tiene como objetivo "ser tan eficiente y portátil como el idiomático C ++, sin sacrificar la seguridad". [77] Dado que Rust utiliza LLVM, cualquier mejora de rendimiento en LLVM también se transfiere a Rust. [78]

A bright orange crab icon
Algunos usuarios de Rust se refieren a sí mismos como rustáceos (un juego de palabras con " crustáceos ") y usan a Ferris como su mascota no oficial. [79]

Rust fue el tercer lenguaje de programación más querido en la encuesta anual de Stack Overflow de 2015 [80] y ocupó el primer lugar en 2016-2020. [81]

navegador web

Se están escribiendo en Rust un navegador web y varios componentes relacionados. Firefox , [82] por ejemplo, tiene dos proyectos escritos en Rust, incluido Servo , un motor de navegador web paralelo [83] desarrollado por Mozilla en colaboración con Samsung [84] y Quantum , que se compone de varios subproyectos, para mejorar el motor de navegador web Gecko , que también es desarrollado por Mozilla. [85]

Sistemas operativos

Los sistemas operativos y los componentes a nivel de SO escritos en Rust incluyen:

  • Redox : un "sistema operativo completo similar a Unix" que incluye un micronúcleo [86]
  • Stratis : un administrador de sistema de archivos para Fedora [87] y RHEL 8 [88]
  • Google Fuchsia : un sistema operativo basado en capacidades

Otro

  • exa , un "reemplazo moderno de ls "
  • Microsoft Azure IoT Edge, una plataforma utilizada para ejecutar servicios de Azure e inteligencia artificial en dispositivos de IoT, tiene componentes implementados en Rust [89]
  • OpenDNS utiliza Rust en dos de sus componentes [90] [91] [92]
  • Tor , una red de anonimato , escrita originalmente en C, está experimentando con la migración a Rust por sus características de seguridad [93] [94]
  • Deno , un tiempo de ejecución seguro para JavaScript y TypeScript , está construido con V8 , Rust y Tokio [95]
  • Prisma , un ORM para JavaScript , TypeScript y Go , recientemente portó su motor de consultas a Rust para su versión 2. [96]
  • Discord , un servicio de chat dirigido a jugadores, usa Rust para partes de su backend, así como para la codificación de video del lado del cliente [97].
  • TerminusDB , una base de datos de gráficos de código abierto diseñada para crear y seleccionar gráficos de conocimiento en colaboración [98]
  • Ruffle , un emulador SWF de código abierto escrito en Rust [99]

Fundación de óxido
Rust Foundation logo.png
Formación8 de febrero de 2021 ; hace 4 meses ( 08/02/2021 )
Fundadores
  • Servicios web de Amazon
  • Google
  • Huawei
  • Microsoft
  • Fundación Mozilla
TipoOrganización sin ánimo de lucro
Localización
  • Estados Unidos
PresidenteShane Miller
Director ejecutivoAshley Williams (interina)
Sitio webfundación .rust-lang .org

La Fundación Rust es una organización de membresía sin fines de lucro incorporada en Delaware , Estados Unidos , con el propósito principal de apoyar el mantenimiento y desarrollo del idioma, cultivar a los miembros del equipo del proyecto Rust y las comunidades de usuarios, administrar la infraestructura técnica subyacente al desarrollo de Rust. y gestionar y custodiar la marca Rust.

Se estableció el 8 de febrero de 2021, con cinco miembros corporativos fundadores (Amazon Web Services, Huawei, Google, Microsoft y Mozilla). [100]

La junta de la fundación está presidida por Shane Miller. [101] Su directora ejecutiva interina es Ashley Williams.

Las conferencias de Rust incluyen:

  • RustConf: una conferencia anual en Portland, Oregon . Se realiza anualmente desde 2016 (excepto en 2020 debido a la pandemia de COVID-19 ). [102]
  • Rust Belt Rust: una conferencia #rustlang en Rust Belt [103]
  • RustFest: la conferencia europea @rustlang [104]
  • RustCon Asia
  • Óxido LATAM
  • Oxidize Global [105]

  • Comparación de lenguajes de programación

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  • Rust-lang en GitHub