Rust 与 C++，究竟哪个更好？

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最近经常在网上看到，尤其是你在考虑学习 Rust 是否值得时，我认为这可能是写这篇新文章的绝佳机会，讨论两者之间的差异，以及它们常见的共同点。

相似之处

Rust 和 C++ 都是系统编程语言，这意味着它们可用于编写底层代码，如微控制器的内核和固件。但与 C 相比，它们提供了许多抽象，使之也能达到更高的层次，例如，编写游戏和 Web 应用程序。

另一个相似之处是它们都没有使用垃圾收集器来管理内存，这使得代码更可预测、更高效，并且在许多情况下更快。当然，如果你用过 C，你就会知道自己管理内存是很困难的。除了认知开销之外，您还面临导致分段错误和未定义行为的风险。

内存和线程安全

出于这个原因，现代 C++ 引入了像智能指针这样的概念来减轻这些与内存相关的错误，但尽管有了显着的改进，但它们可以提供的保证数量有限。Rust 更进一步，引入了借用检查器，这是一个捆绑在编译器本身中的组件，可确保引用不会超过它们所引用的数据，从而防止整个类别的内存不安全错误。

Rust 的另一个大卖点是其丰富的类型系统，这使得在编译时防止数据竞争成为可能。它通过引入两个特殊特性 Sync 和 Send 来实现，编译器使用它们来确定多线程操作是否安全。虽然在 Rust 中可以在线程之间共享一些内存，但编译器会阻止你构建一个不安全的程序，甚至在程序启动之前防止数据竞争。例如，如果你想从多个线程改变一个变量，编译器会要求你用一个 Mutex 或等价的东西来包装它，因为一般来说，从多个线程改变一个未同步的变量是不安全的，除非同步原语或原子操作用来。

不安全的Rust

到目前为止，我们讨论了所谓的“安全 Rust”的特性，它提供了像内存安全这样的保证，并防止未定义的行为，但还有另一个语言的“版本”，称为不安全 Rust，这基本上是让你以失去所有安全保障为代价获得超能力。

你想知道为什么需要这个吗？嗯，主要有两个原因：如果你想与操作系统或硬件的低级方面进行交互，这些操作本质上是不安全的，所以“安全的 Rust”编译器，它试图给你保证, 不能这样做。因此，如果你仍然想执行它们，你必须明确告诉编译器信任你并放弃那些安全保证，进入 Rust 的“不安全”的一面。

另一个原因是，在分析代码时，编译器非常保守。从保证的角度来看，阻止一个有效的程序比让错误的程序通过编译步骤要好得多。因此，有时我们可能想要绕过这些检查，为此，我们也需要进入“不安全”的一面。

在某种程度上，不安全的 Rust 和 C++ 非常相似。主要区别在于 Rust 程序员通常会尽可能避免“不安全”的一面，除非与操作系统的低级方面进行交互，或者在绝对确定某个操作是正确的情况下，这大大减少了内存问题的出现。

包管理和生态系统

Rust 可以说比 C++ 更好的一个领域是包管理。如果您曾经使用过 Python 或 JavaScript，那么您会感到宾至如归，这是官方的 Rust 包管理器。安装包只是在cargo.toml 文件中添加一行，而在C++ 中使用外部库可能是一个巨大的痛苦，尤其是在针对多个操作系统的情况下。已经有一些尝试将现代包管理引入 C++，例如 Conan 和 vcpkg，但它们远未标准化或易于作为 cargo 使用。

话虽如此，C++ 生态系统是巨大的，比 Rust 生态系统要大得多，因为前者已经存在了几十年。换句话说，C++ 的库比 Rust 的库多得多，后者有时缺乏合适的库。

好消息是 Rust 有一个非常好的外部函数接口，这意味着你可以很容易地从 Rust 与 C 代码交互，因此，也可以通过公开 C API 来与 C++ 库交互。不幸的是，这并不总是可行的，尤其是在复杂的情况下，但是有一些正在进行的尝试使创建绑定更容易。一个例子是 autocxx 库，它正在由Google Chrome 团队开发，以调查浏览器的某些部分是否可以在未来使用 Rust 开发。

宏

两种语言之间另一个有趣的区别是宏系统，它在 Rust 中更加强大和安全。首先，Rust 附带两种宏：声明性和过程性。前一种类型类似于传统的 C/C++ 宏，区别在于宏是hygenic，这意味着它们不能干扰其范围之外的变量，因此不会引起任何不需要的副作用。另一方面，程序宏完全不同，功能更强大，也更复杂。它们基本上可以被认为是编译器插件，它接收程序语法树作为输入，对其进行操作，然后将丰富的语法树作为输出返回。这使得创建注解成为可能，类似于 Java，在编译时丰富代码。