微軟詳解Rust為何是系統(tǒng)編程最佳選擇

　　7月24日消息 微軟安全響應(yīng)中心（MSRC）前些天曾透露，為了改善應(yīng)用程序的安全狀況，他們正在探索使用Rust編程語言作為C、C++和其他語言的替代方案！而據(jù)最新消息顯示，MSRC團(tuán)隊(duì)首席云開發(fā)倡導(dǎo)者Ryan Levick近日也在一篇文章中解釋了為什么認(rèn)為Rust編程語言目前是業(yè)界采用的最佳選擇。

　　“首先，已經(jīng)有很多出色的內(nèi)存安全語言在微軟內(nèi)外廣泛使用，包括.NET語言（像是C#或F#）和其他語言（例如Swift、Go和Python）。我們鼓勵(lì)目前使用C或C++的人將其中任意一種語言納入考慮。不過現(xiàn)在談?wù)摰氖菍?duì)安全的系統(tǒng)編程語言的需求，此類工作負(fù)載需要C、C++和Rust能夠提供的速度和可預(yù)測的性能。通過垃圾回收實(shí)現(xiàn)內(nèi)存安全的語言不是系統(tǒng)編程的理想選擇，因?yàn)樗鼈兊倪\(yùn)行時(shí)間會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)測的性能和不必要的成本。”

　　性能和控制

　　Levick指出，最好先考慮一下無法從 C和C++放棄的東西——性能和控制，就能更清楚地明白 Rust為什么是一個(gè)好的選擇。像C和C++一樣，Rust有一個(gè)最小的可選“運(yùn)行時(shí)”。Rust的標(biāo)準(zhǔn)庫同樣依賴于libc，但標(biāo)準(zhǔn)庫也是可選的，因此在沒有操作系統(tǒng)的平臺(tái)上運(yùn)行也是可能的。

　　仍然像C和C++一樣，Rust為程序員在何時(shí)分配內(nèi)存以及分配內(nèi)存的多少上提供了精細(xì)的控制，使程序員能夠非常清楚地知道程序每次運(yùn)行時(shí)的確切執(zhí)行方式。在原始速度、控制和可預(yù)測性方面，這對(duì)于性能來說意味著什么？那就是，“Rust、C和C++可以用類似的術(shù)語來思考”。

　　安全

　　Rust與C和C++的區(qū)別在于其強(qiáng)大的安全保障，某種程度上來說Rust完全是內(nèi)存安全（memory safe）的。正如之前那篇文章提到的，微軟大約70%的安全問題是內(nèi)存安全問題。如果這些軟件用Rust編寫，那么這 70%的安全問題很可能就不存在。

　　在系統(tǒng)編程中，有時(shí)程序員必須執(zhí)行無法靜態(tài)驗(yàn)證為安全的操作。Rust為程序員提供了將這些操作封裝在安全抽象中的工具，這意味著曾經(jīng)降級(jí)為代碼注釋或約定的東西可以由Rust編譯器靜態(tài)強(qiáng)制執(zhí)行。

　　不僅僅是性能與安全

　　Rust最初引起MSRC的興趣正是由于上述性能與安全方面的特性。但它的的魅力不止于此，已經(jīng)有其他微軟團(tuán)隊(duì)開始采用Rust，主要出于以下原因：

　　根據(jù)微軟內(nèi)部調(diào)查，采用它的最主要原因是“精密性”（correctness）——“if it compiles， then it works”。

　　Rust靜態(tài)地強(qiáng)制執(zhí)行程序的許多屬性，已經(jīng)遠(yuǎn)超內(nèi)存安全性，還包括空指針安全性和數(shù)據(jù)爭用安全性（即沒有來自兩個(gè)或多個(gè)線程的一塊內(nèi)存的不同步訪問）。

　　Rust的豐富類型系統(tǒng)使編寫富有表現(xiàn)力的程序成為可能。 具有相關(guān)數(shù)據(jù)的枚舉和強(qiáng)大的trait系統(tǒng)等概念進(jìn)一步強(qiáng)化了Rust的目標(biāo)，即盡可能使程序無錯(cuò)誤。

　　Rust現(xiàn)有的社區(qū)對(duì)該語言有很大益處。雖然Rust仍然是一種年輕語言，但它擁有一個(gè)健康的生態(tài)系統(tǒng)，既能夠促進(jìn)開源社區(qū)發(fā)展強(qiáng)大，又能夠支持生產(chǎn)用戶。

　　Levick表示有足夠的理由相信Rust會(huì)有一個(gè)光明的未來，“雖然現(xiàn)在大規(guī)模采用Rust還為時(shí)過早，但早期采用Rust通常是非常積極且正面的”。他們相信Rust在編寫安全的系統(tǒng)軟件時(shí)會(huì)改變游戲規(guī)則。Rust提供編寫底層系統(tǒng)所需的性能和控制，同時(shí)使軟件開發(fā)人員能夠編寫更健壯、安全的程序。

　　另外，MSRC在研究Rust時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些問題，其中包括如何規(guī)范Rust的“不安全”（unsafe）超集的使用，缺乏與C++的一流互操作性，以及與現(xiàn)有Microsoft工具的互操作性！當(dāng)然，這確實(shí)對(duì)微軟采用Rust提出了挑戰(zhàn)，但MSRC還是滿懷期待，“我們對(duì)這些可能性感到興奮。雖然還有許多關(guān)于Rust如何適應(yīng)整個(gè)Microsoft工程的問題需要弄清楚，但我們鼓勵(lì)其他人一同加入，認(rèn)真考慮這門語言，以滿足他們的系統(tǒng)編程需求。”

　　MSRC博客原文：https://msrc-blog.microsoft.com/2019/07/22/why-rust-for-safe-systems-programming/