从电梯故障到编程新宠，Rust为何连续七年称霸"最受推崇语言"

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@小白创作中心

从电梯故障到编程新宠，Rust为何连续七年称霸"最受推崇语言"

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澎湃

https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_28422452

在StackOverflow每年发布的开发者调查中，Rust已经连续7年高票当选"最受推崇的语言"。这种诞生于2006年的编程语言，最初只是Mozilla程序员Graydon Hoare的个人项目，如今却已经成为微软、亚马逊等科技巨头眼中的关键技术。

根据MIT科技评论的报道，目前有280万程序员使用Rust编写代码，微软、亚马逊等科技巨头都将其视为未来的关键。聊天平台Discord使用Rust来加速系统，Cloudflare使用它处理超过20%的互联网流量。甚至美国政府也热衷于推广Rust编写的软件，以使其流程更加安全。

从电梯故障到编程语言革命

2006年，29岁的Graydon Hoare是Mozilla的一名程序员。有一天下班回家，突然发现电梯因为软件崩溃没法运行了。这已经不是第一次了，但Hoare家恰好住在21楼。他一边爬楼梯一边暗自恼火，"这太可笑了，我们这些搞计算机的人，甚至都没法造出一个不崩溃的电梯！"

作为程序员，Hoare很清楚问题所在——电梯等设备内部的软件通常都是用C或C++编写的，好处在于运行速度快，但也很容易意外引入内存错误，造成程序崩溃。微软估计，其代码中70%的bug都是由于这些语言的内存错误引起的。

或许是被愤怒的情绪激起了创造力，爬完楼梯回到家中后，Hoare打开电脑，开始设计一种新的编程语言。他希望这种语言能够编写出简洁、短小但运行速度快的代码，而且能从根本上杜绝内存错误。Rust这个名字也与此有关，根据Hoare的描述，这是一种非常顽强的真菌，"为了生存而被过度设计"。

Mozilla的慧眼识珠

Rust的开发历程不仅源于其本身的技术特点，更离不开Mozilla和开源社区在背后的支持。2009年，Mozilla决定正式赞助 Rust。虽然定位为开源语言，但Mozilla愿意雇用全职工程师来引导它的发展方向。

Rust小组接管了公司的一间会议室，Mozilla Research的联合创始人Dave Herman将这个房间戏称为"书呆子洞穴"，并在门外贴了一个标志。Hoare估计，在接下来的10年里，Mozilla雇佣了十几名工程师全职从事Rust的开发工作。

2015年5月15日，Rust终于发布了1.0"稳定"版本，它足够可靠，可供公司真正投入商用。2016年，公司的一个开发小组发布了Servo，是一种用Rust构建的全新浏览器引擎；第二年，另一个小组用Rust重写了Firefox渲染CSS的部分，使使浏览器的性能得到了显著提升。

Rust的技术优势

Rust之所以能用如此快的速度威胁到C和C++的地位，与语言本身的安全特性有非常密切的关系。我们可以粗略地将计算机的动态内存想象为一块黑板，软件运行时，会不断地将少量数据写入黑板，同时跟踪数据的位置，并及时删除无用数据。

C或C++等比较古早的语言会给程序员更多权力，决定软件如何以及何时使用"黑板"。这种能力相当有用：通过自行控制和分配动态内存，程序员可以设计出运行速度很快的软件，因此C和C++常用于编写"裸机"代码（bare-metal），即直接与硬件交互的代码。

但这种优势不是没有代价的。俗话说得好，"能力越大，责任越大"。既然C/C++程序员有如此大的权力，能控制内存分配，自然也要仔细跟踪所有的内存写入和擦除过程。误删内容，程序会崩溃；忘记及时删除内容，程序也会崩溃。此外，如果有密码、财务信息等敏感内容遗留在内存中，还会造成安全隐患，给黑客以可乘之机。

随着一段C或C++代码逐渐膨胀，即使是最细心谨慎的程序员也可能会犯很多内存错误，从而开发出一个充满bug的软件。无人机公司Fusion Engineering的联合创始人Mara Bos同时兼任Rust Library团队负责人，她表示，"在C或C++中，你总是担心代码会随机爆炸。"

90年代，Java、JavaScript和Python等一系列新语言开始流行，它们采取了一种非常不同的方法进行内存自动管理——"垃圾收集器"（garbage collector, GC）。在软件运行的同时，GC会每隔一段时间自动清理内存，大大减轻了程序员的压力。但这类语言虽然有更少的内存错误，但失去了这种细粒度的内存管理，程序也会运行得更慢，尤其是GC机制也会造成额外的负担。

就此，编程语言逐渐分出了两个阵营——如果对性能要求较高，或是在嵌入式设备上运行，就用C或C++；如果要开发web或移动应用程序，那就需要有GC机制的语言。

通过创建Rust，Hoare希望能区分这些方法之间的差异。用Rust编码时，程序员不需要手动管理数据在内存中的位置，编译器会自动帮你做到这一点，但同时也引入了许多严格的规则，规定程序内使用或复制数据的操作。相比Python或JavaScript，这些规则更加繁琐，因此编码过程也更加困难，但可以保证程序的"内存安全"。

更重要的是，Rust还提供"并发安全"。在现代程序中，并发执行的多个线程可能会尝试同时修改同一块内存，而Rust的内存系统会自动阻止这种情况。

整个2010年代初，Mozilla工程师和世界各地的Rust志愿者们逐渐打磨出了Rust的核心，也就是它管理内存的方式。他们创建了一个"所有权"系统（ownership），规定每条数据只能由一个变量引用，并由编译器强制执行，这大大降低了出现内存问题的几率。

Mozilla工程师Manish Goregaokar如今负责Rust的开发者工具团队，他表示，Rust采用的许多技巧并不是什么新想法，其中大多都是几十年前的研究。但Rust工程师善于发现这些经过精心打磨的概念，并将其转化为实际可用的功能。

随着团队逐渐改进内存管理系统，Rust对GC的依赖逐渐减少，到2013年，开发团队就从Rust中彻底移除了GC组件。然而，有些工程师认为Rust仍然保留了一些类似GC机制的元素，比如引用计数系统（reference counting），作为内存所有权机制的一部分。

没有垃圾清理机制，程序就不需要定期中断以清理内存，Rust的运行速度也随之加快，性能接近C和C++的水准，但保证了内存安全。