Onboarding Training: Rust

# Onboarding Training: Rust

![](./rust-vs-others/rustconf-footer-illustration.svg)

<a href="https://github.com/weihanglo">@weihanglo</a>

---

## 你是否曾有以下疑問？

- Rust 是什麼鬼語言

- 感覺沒什麼人在用

- 應該下個月就死了吧

- 老子學不動了

- 台上的，你可以一天不提 Rust 嗎 🖕🏽

![](https://intro.rustbridge.com/img/ferris.gif)

---

![](rust-vs-others/aws.png)

[Why AWS loves Rust, and how we’d like to help](https://aws.amazon.com/blogs/opensource/why-aws-loves-rust-and-how-wed-like-to-help/)

---

![](rust-vs-others/choromium.png)

[Rust and C++ interoperability](https://www.chromium.org/Home/chromium-security/memory-safety/rust-and-c-interoperability)

---

![](rust-vs-others/cloudflare.png)

[Enjoy a slice of QUIC, and Rust!](https://blog.cloudflare.com/enjoy-a-slice-of-quic-and-rust/)

---

![](rust-vs-others/curl.png)

[Project Hyper-as-a-HTTP-backend-in-curl](https://github.com/curl/curl/wiki/Hyper)

---

![](rust-vs-others/discord.png)

[Why Discord is switching from Go to Rust](https://blog.discord.com/why-discord-is-switching-from-go-to-rust-a190bbca2b1f)

---

![](rust-vs-others/figma.png)

[Rust in Production at Figma](https://www.figma.com/blog/rust-in-production-at-figma/)

---

![](rust-vs-others/fuchsia.png)

[Fuchsia Programming Language Policy: Rust](https://fuchsia.dev/fuchsia-src/contribute/governance/policy/programming_languages#rust)

---

![](rust-vs-others/microsoft.png)

[Microsoft: Rust Is the Industry’s ‘Best Chance’ at Safe Systems Programming](https://thenewstack.io/microsoft-rust-is-the-industrys-best-chance-at-safe-systems-programming/)

---

![](rust-vs-others/sentry.png)

[https://thenewstack.io/microsoft-rust-is-the-industrys-best-chance-at-safe-systems-programming/](https://blog.sentry.io/2016/10/19/fixing-python-performance-with-rust)

---

# 看完實際案例後，覺得 Rust 是怎樣的語言？

---

**vs. C++ (memory safefy)**

---

**vs. JavaScript (move semantic/immutable)**

---

**vs. JavaScript (move semantic/immutable)**

---

**vs. Python (fibonacci sequence)**

![](https://i.imgur.com/1WPCHxn.png)

---

**vs. Python (fibonacci sequence)**

---

**vs. Kotlin (expression-oriented/pattern matching)**

---

**vs. Kotlin (expression-oriented/pattern matching)**

---

**vs. Ruby (quick sort)**

---

## 如何分類 Rust 這個語言

> A language empowering everyone to build _reliable_ and _efficient_ software.

- 靜態強型別編譯語言（借助 LLVM 產生機器碼）
- [無垃圾回收](https://steveklabnik.com/writing/borrow-checking-escape-analysis-and-the-generational-hypothesis)
- [和 C 一樣快](https://benchmarksgame-team.pages.debian.net/benchmarksgame/which-programs-are-fastest.html)
- 跨平台（包含瀏覽器與嵌入式）

---

## Reliability: Memory Safety

- 安全永遠是 Rust 的第一考量
- 為了安全，可以犧牲一點效能，例如 array boundary check，或是為了讓自引資料結構的記憶體位置不變，而引入令人費解的 [`core::pin::Pin`](http://doc.rust-lang.org/1.48.0/stable/pin/struct.Pin.html)。

![](rust-vs-others/rust-features.png)

_Image source: https://arxiv.org/pdf/2003.03296.pdf_

_Xu, H., Chen, Z., Sun, M., & Zhou, Y. (2020). Memory-Safety Challenge Considered Solved? An Empirical Study with All Rust CVEs. arXiv preprint arXiv:2003.03296._

---

### Reliability: Stability

Rust 提供給開發者極為穩定的開發體驗，除了六週發佈一個[小版號](https://forge.rust-lang.org/#current-release-versions)

- 嚴格遵守語義化版號，1.5 版的 code 用現在（1.48）版編譯器仍能正常編譯
- 開出去的 API 不僅要向過去相容，[更向未來相容](https://github.com/rust-lang/cargo/blob/d484b65a/src/doc/src/reference/external-tools.md#information-about-package-structure)
- 所有大型 Feature 都會經過[嚴格審核的 RFC 過程](https://rust-lang.github.io/rfcs/introduction.html)才會開始開發

---

## Reliability: Community Trust

- 所有 Roadmap、社群治理，團隊成員異動都公布在[官方部落格](https://blog.rust-lang.org/)和[官網](https://www.rust-lang.org/governance)
- 為了 Rust 基金會成立，除了非同步收集意見，另外辦了[三場直播給不同時區的人即時與基金會籌備小組對談](https://blog.rust-lang.org/2020/12/07/the-foundation-conversation.html)
- 到官方論壇、官方 Discord 和 Zulip，甚至非官方 Reddit，總是會有官方的人提供解答給你

![](https://i.imgur.com/z8qYswD.png)

---

## Efficiency: Runtime Performance

隨意找個例子，不解釋

![](https://devblogs.microsoft.com/aspnet/wp-content/uploads/sites/16/2020/10/grpc-perf-graph.png)

---

## Efficiency: Developing Performance

Rust 注重開發者體驗，雖然仍有部分面向需加強，但整體已十分完善

- 不明確的編譯錯誤訊息視為 Bug，以增加使用者開發體驗
- 自帶 Cargo 套件管理工具 + 編譯工具，可上傳到 [crates.io](https://crates.io)
- Docstring（註釋即文件）可用 markdown 編寫，並可生成的 API doc（官方 API doc 集中營 [docs.rs](https://docs.rs)）

![](https://i.imgur.com/E3tbFbK.png)

---

## Efficiency: Resource Economy

- 零成本抽象，節能減碳救地球
- 奉行 C++ 的哲學**「you only pay for what you use」**

---

## Rust 特性一覽

![](https://i.imgur.com/RPm2Bxk.png)

_Source：[2020 年度 Rust 官方問卷調查結果](https://blog.rust-lang.org/2020/12/16/rust-survey-2020.html)_

---

## Variables

```rust
let name = "Ashley";
let age = 30;
println!("Hi, {}! You are {} years old.", name, age);
```

---

---

`x` 宣告兩次，編譯會過嗎？

---

[原生型別](https://doc.rust-lang.org/stable/std/#primitives)

---

函式這樣宣告

---

為什麼陣列編譯不過？

---

通常使用 [Vec](https://doc.rust-lang.org/stable/std/vec/struct.Vec.html) 動態陣列

---

迴圈這樣寫

---

## [所有權 Ownership](https://rust-lang.tw/book-tw/ch04-01-what-is-ownership.html)

- Rust 中每個數值都會有一個變數作為它的擁有者（owner）。
- 同時間只能有一個擁有者。
- 當擁有者離開作用域時，數值就會被丟棄。（[RAII](https://en.wikipedia.org/wiki/RAII)）

```rust
let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1; // s2 is the new owner.
println!("{}, world!", s1); // Error. Value is moved.
```

---

函式參數也會進行所有權轉換

---

# 如果 Rust 不能共用變數，那寫屁 code？？？

![](https://i.imgur.com/9lFEsjq.png)

---

[可變引用與不可變引用](https://rust-lang.tw/book-tw/ch04-02-references-and-borrowing.html)

---

## [可變引用與不可變引用](https://rust-lang.tw/book-tw/ch04-02-references-and-borrowing.html)

在同一個 scope 下，Rust 惡名昭彰的 borrow checker 會檢查所有的引用：

- 同時有多個 `&T` 不可變引用，但無法與 `&mut T` 同時存在
- 只能有一個 `&mut T` 可變引用，且無法與 `&T` 同時存在

同樣地，引用與數值的所有權行為相同，出了作用域就會被丟棄（[drop](http://doc.rust-lang.org/stable/core/ops/trait.Drop.html)）

```rust
fn main() {
    let mut v = vec![1, 2, 3];
    change_vec(&mut v);
    change_vec(&mut v);
    println!("v is {:?}", v);
}
fn change_vec(v: &mut Vec<i32>) {
    v[0] *= 5;
    // `v` 這個 &mut 引用在此被 drop，但不影響原始的 `vec![1,2,3]`
}
```

---

前面的題目，改寫成借用形式

---

可變引用再一題，嘗試改變 `Foo` struct 的資料結構

---

### 沒有次回的次回預告：[Lifetime annotation](https://rust-lang.tw/book-tw/ch10-03-lifetime-syntax.html)

_Source: [Graphical depiction of ownership and borrowing in Rust](https://rufflewind.com/2017-02-15/rust-move-copy-borrow)_

---

如何標註[生命週期](https://rust-lang.tw/book-tw/ch10-03-lifetime-syntax.html)（一般情況下你不會也不想做這件事）

---

## FAQ

- Q：Rust 主要想解決誰的痛點

最初是 Firefox 在平行處理 CSS 用 C++ 寫一直有各種 memory bug，不過最近 Mozilla 裁掉一堆 Rust/Servo 的人 😂

- Q：當初為什麼想學 Rust

原本是像學個有辦法摸記憶體配置的語言，看來看去選擇不多，加上對 Mozilla 社群開源理念的支持。

- Q：Rust 最為人詬病的地方

編譯速度沒有之一，跟 C++ 有得比。

- Q：為什麼 Rust 標準函式庫缺東缺西的，連 random 都沒有

Rust 團隊為了函式庫的穩定與相容性，非常嚴格把關進入標準函式庫的函式，像 regex 和 random 這種大家需求差異大，而且迭代更新快速的套件，就傾向由社群管理。以免發生像 urllib urllib2 等混亂或人力不足。

---

## FAQ

- Q：Rust ( 或 Rust 相關 io framework ) 的 io 處理機制與 Node.js/Go 的比較

我猜應該是想問 async IO 或是 web framework 這種 IO。

Rust 標準函式庫提供非同步計算的抽象 [trait Future](https://doc.rust-lang.org/stable/std/future/trait.Future.html) 和其他相關的功能，並且 Rust 支援 `async` 語法，可以讓 function 或 block 變成非同步，回傳任何 `impl Future`（可以想像是回傳 JavaScript 的 Promise）。由於沒有直接提供 runtime，所以 Rust 生態自幹輪子寫了很多套類似 libuv libev 等 async Runtime，最有名支援度最好的是 [Tokio](https://tokio.rs/)。Tokio 就幾乎類似 libuv，呼叫 epoll/kqueue/IOCP 然後有個 event loop 和各種 work-stealth mode 的 Schuduler（目前是這個模式）。

由於 Rust 原生支援 `async fn`，所以寫起來更接近 JavaScript，和 Go 自己實作 callstack 的 coroutine 反而不太一樣。不過受益於 Rust 強大的 Macro system，也有做出[類似 Goroutine 的套件](https://github.com/Xudong-Huang/may)。

- Q：現在入坑來得及嗎

絕對來得及，許多開源專案還有不少低垂的果實，台灣 Rust 生態也不完善，就缺你當社群大佬。

---

## 學習資源

- [Rust 官網](https://www.rust-lang.org/zh-TW/)
- [Rust 程式設計語言（正體中文版）](https://rust-lang.tw/book-tw)（這是官方教學）
- [Rust 標準函式庫](https://doc.rust-lang.org/std/)（推薦閱讀！可以學到超多）
- [Rust 超詳細非官方作弊表](https://cheats.rs/)
- [Rust 版 Caniuse.rs](https://caniuse.rs/)
- [Rust Taiwan Telegram 群組](https://t.me/rust_tw)
- [致敬 A Tour of Go 的 Tour of Rust](https://tourofrust.com/00_en.html)（品質還行，但繁中翻譯有缺需加強）
- 直接在 Twitter/GitHub/Telegram 聯絡我 @weihanglo