Rust 2016 | Rust 博客

本周是 Rust 1.0 发布三个月纪念日。随着我们开始进入 1.0 之后的稳定发展阶段，我们想讨论一下 回顾 1.0 版本意味着什么，以及我们认为 Rust 在未来一年将走向何方。

1.0 版本的重点

Rust 1.0 重点关注了稳定性、社区和清晰度。

稳定性，我们在先前的博文中已详细讨论过，其中介绍了我们的发布通道和稳定化流程。
社区一直是 Rust 最强的优势之一。但在 1.0 发布前的一年里，我们引入并完善了 RFC 流程，最终形成了负责管理各个领域 RFC 的子团队。社区范围内的 RFC 讨论对于交付高质量的 1.0 版本至关重要。
1.0 发布前所做的所有这些改进都是为了让大家清楚地认识到 Rust 代表着什么

总而言之，Rust 令人兴奋之处在于它赋予了你能力：你可以无所畏惧地编写代码。你可以在以前可能不敢尝试的环境中这样做，比如从 Ruby 或 Python 等语言转而尝试系统编程，迈出你的第一步。

这就是 Rust 1.0；那么接下来是什么？

何去何从

经过核心团队、早期生产用户和更广泛社区的深入讨论，我们确定了在未来一年左右的时间里希望实现的一系列改进，这些改进分为三个类别

加倍投入基础设施；
聚焦关键功能空白；
拓展 Rust 的新应用领域。

让我们来看看每个类别中的一些主要计划。

加倍投入：基础设施投资

Crater

我们对 Rust 的基本稳定性承诺是版本升级“轻松无忧”。为了兑现这一承诺，我们需要检测导致代码无法工作的编译器错误。当然，编译器本身有一个大型测试套件，但这只是“野外”现有代码的一小部分。**Crater 是一个旨在弥补这一差距的工具，它通过针对 crates.io 中的所有包来测试编译器，从而让我们更好地了解是否有任何代码在最新的 nightly 版本上无法编译通过。**

Crater 很快成为一个不可或缺的工具。我们定期将 nightly 版本与最新的稳定构建进行比较，并使用 crater 检查正在进行的开发分支并评估变更的影响。

有趣的是，我们经常发现当代码无法编译时，并不是因为编译器本身的 bug。相反，是因为我们*修复*了一个 bug，而该代码碰巧依赖于旧的行为。即使在这些情况下，使用 crater 也能帮助我们改进体验，例如建议我们应通过警告的方式逐步引入修复。

在未来一年左右的时间里，我们计划在许多方面改进 crater

将覆盖范围扩展到 Linux 以外的其他平台，并对已覆盖的库运行测试套件。
使其更易于使用：通过留下 @crater: test 注释来测试 PR。
开发一个版本，供库作者使用，以查看其更改对下游代码的影响。
包含来自 crates.io 以外的其他来源的代码。

增量编译

Rust 一直采用“crate 范围”的编译模型。这意味着 Rust 编译器一次读取 crate 中的所有源文件。这些文件经过类型检查后，交给 LLVM 进行优化。这种方法非常适合进行深度优化，因为它允许 LLVM 完全访问整套代码，从而实现更好的内联、更精确的分析等等。然而，这也可能意味着编译速度较慢：即使你只编辑一个函数，我们也会重新编译所有内容。当项目变大时，这会成为负担。

增量编译项目旨在通过让 Rust 编译器保存并复用中间产物来改变这一现状。这样，当你调试问题或调整代码路径时，**你只需重新编译你所更改的部分，这应该能大大加快“编辑-编译-测试”的循环速度**。

该项目的一部分工作是重构编译器，引入一种新的中间表示，我们称之为 MIR。MIR 是一种更简单、更低级的 Rust 代码形式，它简化了更复杂的特性，从而使编译器的其余部分更简单。这是实现非词法生命周期（下一节讨论）等语言变化的关键基础。

IDE 集成

顶级的 IDE 支持有助于使 Rust 更加高效。迄今为止，像 Racer、Visual Rust 和 Rust DT 这样的先驱项目主要是在没有编译器支持的情况下进行的。**我们计划扩展编译器，以允许与 IDE 和其他工具进行更深入的集成**；初步计划是专注于两种 IDE，然后逐步扩展。

聚焦：填补关键功能的空白

特化

零成本抽象的理念可分解为 Stroustrup 提出的两个独立目标

不用即不付费。
所用之处，手动实现无法更优。

Rust 1.0 在语言特性和标准库方面基本上实现了第一个目标。但它还未能完全实现第二个目标。以下面这个 trait 为例

pub trait Extend<A> {
    fn extend<T>(&mut self, iterable: T) where T: IntoIterator<Item=A>;
}

`Extend` trait 为将任何类型的迭代器中的数据插入集合提供了一个很好的抽象。但目前的 trait 意味着每个集合只能提供一个适用于*所有*迭代器类型的实现，这需要实际重复调用 `.next()`。在某些情况下，你可以手动编写出更好的代码，例如只调用 `memcpy`。

为了弥补这一差距，我们提出了**特化（specialization），它允许你提供多个相互重叠的 trait 实现，只要其中一个明显比另一个更具体**。除了为 Rust 提供一套更完整的零成本抽象工具外，特化还改善了其代码复用能力。详情请参阅该 RFC。

借用检查器改进

从某种意义上说，借用检查器是 Rust 跳动的心脏；它是编译器中让我们无需垃圾回收即可实现内存安全的部分，通过捕获 use-after-free 等错误。但有时，借用检查器也会“捕获”一些非错误的代码，例如以下模式

match map.find(&key) {
    Some(...) => { ... }
    None => {
        map.insert(key, new_value);
    }
}

上面代码片段中的代码是完全正确的，但目前的借用检查器对此感到困难，因为 `map` 变量在整个 `match` 主体中都被借用了，阻止了它被 `insert` 修改。我们计划很快通过重构借用检查器来解决这一缺点，使其能够以更细粒度（“非词法”）的区域来查看代码——这是通过转向上面提到的 MIR 实现的。

插件

如果你愿意使用 Nightly 通道，今天你就可以在 Rust 中做一些非常酷的事情。例如，regex crate 附带的宏可以在编译时将正则表达式直接转换为机器码以进行匹配。或者看看 rust-postgres-macros crate，它在编译时检查字符串的 SQL 语法有效性。像这些 crate 都利用了一个高度不稳定的编译器插件系统，该系统目前暴露了太多编译器内部细节。**我们计划提出一个新的插件设计，它将更加健壮，并提供对卫生宏扩展的内置支持**。

拓展：将 Rust 带到新的领域

交叉编译

虽然现在使用 Rust 可以进行交叉编译，但这需要大量手动配置。**我们的目标是实现一键交叉编译**。

下载目标平台预编译的 libstd，如果你还没有的话。
执行 cargo build --target=foo。
没有第三步。

Cargo install

Cargo 和 crates.io 是一个非常棒的库分发工具，但它缺乏安装可执行文件的功能。RFC 1200 描述了对 cargo 的一个简单补充：cargo install 命令。就像传统的 make install 一样，**cargo install 会将可执行文件放置在你的路径中，以便你可以运行它**。这可以作为一个简单的分发渠道，对于编写面向 Rust 开发人员的工具（他们很可能熟悉运行 cargo）的人来说尤其有用。

跟踪钩子

使用 Rust 最有前景的方法之一是将 Rust 代码“嵌入”到用 Ruby 或 Python 等高级语言编写的系统中。这种嵌入通常通过为 Rust 代码提供 C API 来完成，并且当目标系统采用“C 友好”的内存管理方案（如引用计数或保守式垃圾回收）时，效果相当不错。

与使用更高级垃圾回收的环境集成可能相当具有挑战性。最突出的例子或许是像 V8（由 node.js 使用）和 SpiderMonkey（由 Firefox 和 Servo 使用）这样的 JavaScript 引擎。与这些引擎集成需要非常谨慎的编码，以确保所有对象都正确地扎根；小错误很容易导致崩溃。这些正是 Rust 旨在消除的内存管理问题。

**为了将 Rust 带入使用高级垃圾回收的环境，我们计划扩展编译器，使其具备生成“跟踪钩子”的能力**。这些钩子可供垃圾回收器用于扫描堆栈并识别根对象，从而可以轻松流畅地编写与高级虚拟机集成的代码。当然，设计会遵循 Rust 的“用即付费”策略，因此不与垃圾回收器集成的代码将不受影响。

结语：RustCamp 2015 和 Rust 在 2016 年的社区

我们最近举办了首届 Rust 大会，RustCamp 2015，160 张门票全部售罄。亲眼见到如此多的 Rust 社区成员令人惊叹，也很高兴看到我们在线空间的氛围转化为一个友好、平易近人的线下活动。大会以 Nicholas Matsakis 和 Aaron Turon 的主题演讲拉开帷幕，他们阐述了核心团队对我们现状和未来方向的看法。幻灯片已在线提供（以及其他几个演讲），上文内容可视为缺失的“音轨”。**更新**：现在你也可以观看演讲视频了！

那一天有一个明确的主题：Rust 最大的潜力在于它能开启新一代系统程序员的大门。这不仅仅是因为语言本身；同样重要的是社区文化，它传递着这样的信息：“不知道栈和堆的区别？别担心，Rust 是学习它们的绝佳方式，我非常乐意教你。”

我们在上面概述的技术工作对于我们 2016 年的愿景很重要，但我们的版主和社区团队的工作同样重要，还有所有不懈地——热情地——欢迎各种背景的人们加入 Rust 社区的人们。因此，我们对 Rust 未来一年最大的愿望是，随着社区的发展，它能够继续保持今天这种欢迎的精神。