Rust语言的基本介绍

rust缘起和目标
rust的英文是锈菌，是一种真菌，这种真菌的生命力非常顽强，其
在生命周期内可以产生多达5种孢子类型，这5种生命形态还可以相互转
化。“Rust”也有“铁锈”的意思，暗合“裸金属”之意，代表了Rust的系
统级编程语言属性，有直接操作底层硬件的能力。此外，“Rust”在字形
组合上也糅合了“Trust”和“Robust”，暗示了“信任”与“鲁棒性”。
未来的互联网除了关注性能，还一定会高度关注安全性和并发性。整个世界对C和C++的设计方式的青睐在不断地发生改变。
其实20世纪七八十年代涌现了很多优秀的语言，拥有很多优秀的特性，
但它们的内存模型非常简易，不能保证足够的安全。比如Ada语言（军方会用）的动态内存管理虽然是高规格的安全设计，但还是引起了非常重大的安全事故。

rust目标：更安全，更高效，更可维护。被视为可以替代C++的语言
必须是更加安全、不易崩溃的，尤其在操作内存时，这一点更为
重要。
· 不需要有垃圾回收这样的系统，不能为了内存安全而引入性能负
担。
· 不是一门仅仅拥有一个主要特性的语言，而应该拥有一系列的广
泛特性，这些特性之间又不乏一致性。这些特性可以很好地相互协作，
从而使该语言更容易编写、维护和调试，让程序员写出更安全、更高效
的代码。（Rust涉及的知识范围非常广泛，涵盖了面向对象、函数式、泛型、底层内存管理、类型系统、设计模式等知识）

Rust的诞生为业界提供了一个除C和C++之外的更好的选择。
因为Rust是对安全、并发和性能都很看重的语言，它可以用于嵌入式系
统、操作系统、网络服务等底层系统，但它并不局限于此，它还可以用
于开发上层Web应用、游戏引擎和机器学习，甚至基于WebAssembly 技
术还可以开发前端组件。因为高的安全性和不逊于C/C++的性能，Rust
也被应用于新的前沿领域，比如区块链技术

rust设计哲学
为了达成目标，Rust语言遵循了三条设计哲学：
· 内存安全
· 零成本抽象
· 实用性 健壮性，对错误处理有更好的机制
也就是说，Rust语言中所有语法特性都围绕这三条哲学而设计，这也是Rust语言一致性的基础。

内存安全：Rust语言如果想保证内存安全，首先要做的就是保证类型安全。
只有当程序访问未定义内存的时候才会产生内存错误。一般来说，
发生以下几种情况就会产生内存错误：
· 引用空指针。
· 使用未初始化内存。
· 释放后使用，也就是使用悬垂指针。
· 缓冲区溢出，比如数组越界。
· 非法释放已经释放过的指针或未分配的指针，也就是重复释放。
这些情况之所以会产生内存错误，是因为它们都访问了未定义内存。为了保证内存安全，Rust语言建立了严格的安全内存管理模型，然后用类型系统表示出来。

安全内存管理模型：所有权系统。每个被分配的内存都有一个独占其所有权的指针。只有当该指针被销毁时，其对应的内存才能随之被释放。每个变量都有其生命周期，一旦超出生命周期，变量就会被自动释放。还包括了从现代C++那里借鉴的RAII机制，这是Rust无GC但是可以安全管理内存的基石。
（C++其实也没有GC机制，需要手动malloc,free。但是C++11的智能指针应该算是基于引用计数的GC机制）
Rust从 Haskell 的类型系统那里借鉴了以下特性：
· 没有空指针
· 默认不可变
· 表达式
· 高阶函数
· 代数数据类型
· 模式匹配
· 泛型
· trait和关联类型
· 本地类型推导
内存安全的Bug和并发安全的Bug产生的内在原因是相同的，都是因为内存的不正当访问而造成的。同样，利用装载了所有权的强大类型系统，Rust还解决了并发安全的问题。Rust编译器会通过静态检查分析，在编译期就检查出多线程并发代码中所有的数据竞争问题。
零成本抽象