我为什么反对使用 Rust？

本文最初发布于 matklad 的个人博客，由 InfoQ 中文站翻译并分享。

我最近读到一篇批评 Rust 的文章，虽然它提出了一堆好观点，但我不喜欢它——这篇文章很容易引起争论。一般来说，我觉得我不能推荐一篇批评 Rust 的文章。这是件有点令人丢脸的事——直面缺点很重要，而且，批评批评者不努力或知识欠缺会错过一些实际上很好的论点。

以下是我反对 Rust 的理由。

不是所有的编程都是系统编程

Rust 是一种系统编程语言。它可以精确控制数据布局和代码的运行时行为，为你提供了最大的性能和灵活性。与其他系统编程语言不同，它还提供了内存安全性——有 Bug 的程序会以定义良好的方式终止，而不是触发未定义的行为（可能是安全敏感的行为）。

然而，在许多（大多数）情况下，我们不需要最好的性能或对硬件资源的控制。在这种情况下，像 Kotlin 或 Go 这样的现代化托管语言提供了不错的速度、令人羡慕的执行时间，并且由于使用垃圾收集器进行动态内存管理而具有内存安全性。

复杂性

程序员的时间非常宝贵，如果你选择 Rust，那么你得准备好花一些时间来学习一些技巧。Rust 社区投入了大量的时间来编写高质量的教程，但是 Rust 语言非常大。即使 Rust 实现能够为你提供价值，你也可能无法投入资源来提高这门语言的专业技能。

Rust 为改善控制所付出的代价是选择麻烦：

struct Foo     { bar: Bar         }struct Foo<'a> { bar: &'a Bar     }struct Foo<'a> { bar: &'a mut Bar }struct Foo     { bar: Box<Bar>    }struct Foo     { bar: Rc<Bar>     }struct Foo     { bar: Arc<Bar>    }

在 Kotlin 中，你编写类class Foo(val bar: Bar)，然后继续解决你的业务问题。在 Rust 中，你需要做出一些选择，其中一些非常重要，以至于需要专门的语法。

所有这些复杂性的存在都是有原因的——我们不知道如何创建一个更简单的内存安全的低级语言。但并不是所有的任务都需要低级语言来解决。

延伸阅读：为什么 C++避免了“瓦萨”号沉没的命运？(https://www.youtube.com/watch?v=ltCgzYcpFUI)

编译时间

编译时间是所有事情的倍增器。如果一门语言运行速度慢但编译速度快，那么用它编写的程序也可以运行得更快，因为程序员将有更多的时间来做优化！

Rust在泛型困境中有意选择了慢速编译器。这并不是世界末日（最终的运行时性能改进是真的），但它确实意味着，在较大的项目中，你必须竭尽全力才能获得合理的构建时间。

rustc实现了可能是生产编译器中最先进的增量编译算法，但这感觉有点像是在与语言编译模型作斗争。

与 C++不同，Rust 的构建并不是并行的；并行量受依赖图中关键路径的长度限制。如果你有 40 多个 core 需要编译，这就显出来了。

Rust 还缺乏与pimpl惯用语类似的东西，这意味着更改一个 crate 需要重新编译（而不仅仅是重新链接）其所有反向依赖关系。

成熟度

Rust 才五岁，绝对是一门年轻的语言。尽管它的未来看起来很光明，我还是会把更多的钱押在“C 语言 10 年后仍将存在”上，而不是“Rust 语言 10 年后仍将存在”上（参见林迪效应）。如果你编写的软件要用几十年，那么你应该认真考虑选择新技术伴随的风险。（但是请记住，在 90 年代，为银行软件选择 Java 而不是 Cobol 是正确的选择）。

Rust 只有一个完整的实现——rustc编译器。最先进的替代实现mrustc有意省略了许多静态安全检查。目前，rustc只支持一个可用于生产的后端——LLVM。因此，它对 CPU 架构的支持比 C 更窄，C 有 GCC 实现和许多特定于供应商的专有编译器。

最后，Rust 缺乏官方规范。语言参考还在编写中，文档中也没有详细提供所有的实现细节。

替代语言

在系统编程领域，除了 Rust 外，还有其他语言，比较出名的有 C、C++和 Ada。

现代 C++为提高安全性提供了工具和指南。甚至有人提议，建立一个类似 Rustlifetime的机制

！与 Rust 不同，使用这些工具并不能保证不出现内存安全问题。但是，如果你已经维护了大量的 C++代码，那么还是检查下，这些代码是否遵循了最佳实践，并借助sanitizers检测安全问题。这很难，但显然比用另一种语言重写要容易得多！

如果你使用 C，则可以使用正式的方法来证明没有未定义的行为，或者只是详尽地测试一切。

Ada 是内存安全的，如果你不使用动态内存（永远不调用free）。

Rust 是成本/安全曲线上一个有趣的点，但不是唯一的点！

工 具

Rust 工具有好有坏。基线工具、编译器和构建系统（cargo），经常被认为是最好的工具。

但是，举例来说，它缺少一些运行时相关的工具（最明显的是堆分析）——如果没有运行时，就很难反映程序的运行时状况！此外，尽管 IDE 支持很不错，但它的可靠性还远远达不到 Java 级别。在如今的 Rust 中，自动对数百万行程序进行复杂的重构是不可能的。

集 成

无论 Rust 的承诺是什么，如今的系统编程世界都是使用 C 语言，由 C 和 C++所占据，这就是事实。Rust 有意避免模仿这些语言——它不使用 C++风格的类或 C ABI。

这意味着，世界之间的整合需要明确的桥梁。这不是无缝的。它们unsafe，总会有点成本，并且需要在语言之间保持同步。虽然分段集成的承诺已经实现，工具也赶上了进度，但在此过程中会出现偶发的复杂性。

一个特别的问题是，Cargo 固执的世界观（这对于纯 Rust 项目来说是件好事），但可能会使它更难与更大的构建系统集成。

性 能

“使用 LLVM”并不是所有性能问题的通用解决方案。虽然我不知道在规模较大时，C++和 Rust 基准测试的性能对比，但是不难想出一组场景，在这些场景中，相对于 C++，Rust 还有一些性能问题没有解决。

最大的问题可能是，Rust 的 move 语义是基于值的（机器代码级的memcpy）。相反，C++语义使用特殊的引用，你可以从中窃取数据（机器代码级的指针）。理论上，编译器应该能够识别副本链；实践中，情况通常并非如此：#57077。一个相关的问题是，没有 placement new——Rust 有时需要从栈复制字节/将字节复制到栈，而 C++可以在适当的位置构造。

有点可笑的是，Rust 的默认 ABI（为使其尽可能高效而不稳定）有时比 C 更糟糕：#26494。

最后，虽然从理论上讲，由于 Rust 具有丰富得多的 aliasing 信息，其代码应该更高效，但启用与 aliasing 相关的优化将触发 LLVM Bug 和编译错误：#54878。

但是，重申一下，这些都是刻意挑选的例子，可能有失偏颇。例如，std::unique_ptr有一个性能问题，而 Rust 的Box则没有。

一个潜在的更大的问题是，Rust 的定义时检查泛型比 C++表达性差。因此，一些用于提高性能的C++模板技巧无法在 Rust 中使用好的语法进行表达。

不安全的含义

对于 Rust 而言，一个比 ownership&borrowing 更核心的概念可能是unsafe边界。将所有的危险操作都放在unsafe块和函数的后面，并为它们提供一个安全的高层接口，就有可能创建一个同时满足以下两点的系统：

1. 健壮（非unsafe代码不会导致未定义的行为）；

2. 模块化（不同的unsafe块可以单独检查）。

很明显，在实践中，这种保证是有效的：对Rust代码进行模糊测试，发现隐藏的 panics，避免缓冲区溢出。

但理论上，前景并不乐观。

首先，缺少 Rust 内存模型定义，就不可能正式检查给定的不安全块是否有效。对于“rustc 所做的或可能依赖的事情”和正在开发中的运行时验证器，都只有非正式的定义，而实际的模型是不断变化的。因此，某些地方可能存在一些unsafe代码，这些代码今天还能正常工作，明天就可能被声明失效，并在明年被新的编译器优化破坏掉。

其次，还有一种观点认为，unsafe块实际上并不是模块化的。总之，功能足够强大的unsafe块可以扩展该语言。两个这样的扩展单独使用可能没有问题，但如果同时使用，则会导致未定义的行为：观测性等价和不安全代码。

最后，编译器中还有公开的Bug。

下面是我特意从清单中删除的一些内容：

• 经济因素（“招聘 Rust 程序员更困难”）——我觉得“成熟度”一节抓住了问题的本质，它不能简化为鸡和蛋的问题。

• 依赖关系（“stdlib 太小/所有东西都有太多的依赖”）——考虑到 Cargo 以及语言的相关部分都很不错，我个人并不认为这是一个问题。

• 动态链接（“Rust 应该有稳定的 ABI”）——我不认为这是一个强有力的论点。从根本上来说，单态化（Monomorphization）与动态链接是不兼容的，如果需要的话，还有 C ABI。我确实认为这里的情况可以改善，但我不认为这种改善是Rust特有的。

感兴趣的读者可以点击这里：https://www.reddit.com/r/rust/comments/iwij5i/blog_post_why_not_rust/ ，查看关于本文的讨论。

查看英文原文：

https://matklad.github.io/2020/09/20/why-not-rust.html