1、什么是Rust？

Rust是一種以效率、性能和內存安全著稱的通用型編程語言。它引入了一種新的編程方式，使開發者仍然能夠使用面向對象以及函數式編程。

使用Rust進行編碼需要一種不同往常的思維方式，這部分主要圍繞著語言規則中的所有權和借用展開。

雖然這種思維方式能夠讓開發者更容易編寫出安全高效的代碼，但與C和C++等語言相比，特別是對于新手來說，充滿挑戰性。

Rust消除了C和C++跨平臺的限制，允許將代碼編譯為目標系統運行的可執行文件。這意味著可以在不做重大修改的情況下將代碼編譯為多系統版本。

讓我們看一個Rust版的Hello world：

fn main() {
    let text: &str = "World";
    println!("Hello, {}!", text);
}

類似于其他編譯型編程語言，在Rust中，每個可執行程序同樣也都從main函數開始。如果運行上述示例，將在你的終端上輸出“Hello, World!”。

Rust優勢與短板

在Rust中，一些特性對開發者是有益的，而另一些則讓開發變得更具挑戰性。在這一章節，我們將分別介紹一下Rust的優勢與劣勢。

Rust的一些優勢包括以下幾點：

• 并發和并行：Rust內置對并行編程的支持，以及安全高效的多線程特性
• 性能：由于Rust代碼不需要運行時，同時它不需要額外的垃圾回收器功耗，從而可以使用更少的資源并提高性能，
• 內存安全且無垃圾回收：由于所有權和借用等規則，Rust在沒有垃圾回收器的情況下管理內存，從而實現更高效和可預測的性能
• 跨平臺兼容性：Rust支持跨平臺開發，意味著可以在多個系統上編譯代碼而不需要太多的修改代碼
• 強大的生態系統：Rust擁有強大的工具和庫生態系統。它的包管理器Cargo顯著簡化了依賴管理和與外部庫集成的難度

Rust的一些劣勢包括以下幾點：

• 學習曲線：Rust的語法對新開發者可能有些棘手。其語法融合了函數式和系統編程，受所有權和借用規則的影響很大。此外，新開發者還必須學習所有權系統、生命周期和借用規則等概念，需要付出一定的努力 ，下圖是流傳甚廣的一張學習曲線圖(來源于極客邦)

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• 編譯耗時：Rust的安全需求導致較長的編譯時間。Rust會徹底檢查你的代碼以防止運行時可能出現的問題，這意味著它的編譯時間會比大多數語言更長
• 有限的資源：盡管Cargo是一個有用的包管理器，提供了許多可用的工具和庫，但從整體來看，Rust的生態系統相較大多數語言來說都不夠成熟。在一些專業領域，Rust的資源可能較少，迫使開發者更多地從零開始編寫代碼
• 繁瑣的開發過程：由于強調安全和準確性，使用嚴格的規則和明確性，開發者通常在Rust中需要編寫更多的代碼，雖然可能會有高質量的輸出，但往往會使開發過程變得更長，對小項目影響顯著
• 互操作性：將Rust代碼整合到其他語言編寫的代碼中可能有些困難。

雖然Rust有其劣勢，但它仍然是開發者的熱門選擇。在2023年Stack Overflow開發者調查中，Rust榮獲最受喜愛的語言的桂冠，超過80%的受訪者表示明年仍然想要使用它。

Rust常見使用場景

既然你已經了解了Rust的功能，讓我們看看它已經在哪些場景落地了。

• 在系統編程中，Rust對于構建操作系統、數據庫系統、設備驅動程序和嵌入式系統等場景非常有用。
• 前后端Web開發者也使用Rust，與像Rocket或Actix這樣的流行框架一起進行后端開發，以及使用WebAssembly或Tauri進行前端開發。

Rust還被用于網絡服務，如網絡協議、代理、負載均衡器、VPN軟件等。

一些Rust的更專業用例包括：

• 游戲開發，使用像Amethyst和Bevy這樣的游戲引擎
• 在區塊鏈和加密貨幣領域，用于開發智能合約和項目中的區塊鏈網絡，如Solana 在物聯網（IoT）中，用于編程微控制器和傳感器等設備

2、什么是Zig？

雖然Zig更類似于傳統的編程語言，如C和C++，但它像Rust一樣注重內存安全和效率。然而，與Rust不同的是，Zig與現有的C和C++代碼整合良好，無需像FFI這樣的外部機制來簡化互操作性。

與Rust、C和C++一樣，Zig不使用垃圾收集器。為了實現類似Rust的內存安全性，Zig提供了促進內存安全的機制，例如：

• 嚴格的編譯時檢查
• 用于處理潛在空值的可選類型
• 帶有Error類型的明確錯誤處理
• 內置分配器的增強內存分配

這些機制不會像Rust中那樣嚴重影響編碼習慣。讓我們看一個Zig中的Hello world例子：

const std = @import("std");


pub fn main() void {
  std.debug.print("Hello, world", .{});
}

對開發者來說，許多編程語言背后都有一種理念和設計哲學。例如，Rust注重內存安全性、效率、無垃圾收集和性能。那么Zig呢？它的哲學包括：

• 與C和C++代碼輕松整合
• 生成不依賴系統依賴項的獨立二進制文件
• 輕松的跨平臺開發
• 快速的編譯時間

接下來，我們將看一看Zig的優勢和劣勢，之后再看它的用例。

Zig優勢與短板

與我們在Rust中所做的一樣，讓我們從優勢開始，然后再看劣勢。

Zig為開發者提供的一些優勢包括：

• 控制和低級能力：Zig非常適合系統編程和需要直接管理系統資源的情場景
• 安全功能：內置分配器等功能使開發者能夠輕松防止錯誤，提高代碼可靠性，并減少錯誤和漏洞
• 性能優化：Zig是一個為高效執行和性能調優而優化代碼的工具。它提供手動內存管理、編譯時檢查以及直接訪問CPU指令的功能，以實現更高性能的應用程序
• 簡單和可讀性：Zig具有與C類似的簡單語法和語言設計。這使得閱讀、編寫和維護代碼變得簡單
• 最小的外部依賴：Zig最小化了構建和運行程序所需的外部依賴，簡化了開發，增強了可移植性，并減輕了跨平臺依賴管理的負擔
• 元編程能力：Zig的編譯時元編程通過減少樣板代碼的需求和啟用代碼優化來提高代碼的靈活性和生產力

Zig的一些劣勢包括：

• 有限的生態系統：因為它仍處于早期階段，Zig語言的生態系統比成熟語言更小
• 學習曲線：對于不熟悉低級編程概念的開發者來說，理解Zig可能需要一些時間 （相較Rust來說，所需的時間很短）
• 成熟度和工具：Zig是一種新語言，還有改進的空間。但請注意，仍然有一個強大而活躍的社區支持它
• 互操作性挑戰：Zig提供了用于兼容性的C接口，但與其他語言集成可能需要額外的工作，比如管理數據轉換和語言之間的通信
• 文檔可用性：Zig是一種相對較新的語言，因此文檔有限，社區正在努力提高文檔的可用性

Zig常見使用場景

讓我們深入一些Zig的實際用例，看看它在實際場景中是如何落地的！

開發者可以在系統編程中使用Zig來構建操作系統、設備驅動程序和嵌入式系統。其還在命令行工具中也有很多應用場景，可用于創建高效和快速的命令行界面，構建系統腳本，或優化現有工具的性能。

在編譯器和語言開發中，Zig以其元編程能力和對簡易性的追求而聞名。比較著名的開源項目是Bun，其是一個使用Zig開發的JavaScript運行時。

與Rust一樣，Zig也有一些更為專業的使用場景：

• 游戲開發，因支持高性能游戲引擎、能夠實時模擬
• 在嵌入式系統和物聯網中，用于編程微控制器、傳感器和其他資源受限設備
• 在密碼應用中，用于實現加密算法、數字簽名、安全通信協議和其他安全敏感組件

3、Rust vs. Zig

前面我們已經分別看過Rust和Zig，現在是時候將它們放在一起進行比較了。比較不同的編程語言總是很有趣，特別是當它們有著相似的目標時。

讓我們從它們的共同之處開始：

• 內存安全性：Rust和Zig都優先考慮內存安全性，并通過嚴格的編譯器檢查、靜態類型和適用于每種語言的特殊規則來防止常見的編程錯誤。
• 低級控制：兩者都提供對系統資源更多的控制，使它們非常適合低級任務和系統編程。
• 性能優化：這兩種編程語言都以高度優化的代碼而聞名，具有手動內存管理、直接CPU訪問和編譯時評估的特性。
• 社區和可用性：Rust和Zig都是開源項目，擁有積極的社區、文檔和工具支持。
• 無未定義行為：這兩種編程語言都有嚴格的編譯器檢查和其他功能，可以防止未定義的行為。通過在編譯時捕獲問題，提高了程序的穩定性和安全性。

與此同時，您可以使用下面的比較了解Rust和Zig之間的差異：

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除了它們的相似之處和差異之外，我們還可以通過性能、流行度以及它們的程序員薪酬來比較Rust和Zig。讓我們更仔細地看一看。

Rust vs. Zig: 性能

客觀來看，在Rust和Zig之間，并沒有絕對性能更好的語言。Rust在特定應用中可能會勝過Zig，而Zig在其他方面可能會超越Rust。

讓我們通過從編程語言和編譯器基準測試中進行比較，仔細研究每種語言的性能：

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這個基準測試項目包含用多種編程語言編寫，并同時運行的程序。以表格形式呈現它們的運行結果，可以看到每種編程語言在任務中的表現到底如何。

在上面的圖片中，我們使用Rust和Zig編寫的mandelbrot和nbody程序，從性能由好到差進行排列。

你會注意到在某些情況下，Zig的性能優于Rust，而在其他情況下，Rust的性能優于Zig。兩者都是高性能的語言，因此在項目中選擇任一選項都應該能夠滿足你的需求。

Rust vs. Zig：流行度

在選擇要學習的編程語言時，流行度可能是一個重要因素。選擇一種流行的語言不僅增加了你找到資源和支持的機會，還意味著你更有可能找到合作的開發者。

StackOverflow最新的開發者調查提供了一些有趣的觀察視角。正如前面提到的，Rust是今年最受欽佩的語言，有84.66％的受訪者表示他們明年想再次使用它，而Zig只有71.33％。

Rust在受歡迎語言列表中排名第14位，而Zig在總共列出的51種語言中排名第41位。

可能是因為它仍處于早期階段，因此Zig在這兩種情況下才獲得較低的流行度。無論如何，考慮你選擇工作的語言的流行度是至關重要的。

Rust vs. Zig：薪酬

StackOverflow的開發者調查還包含了受訪者報告的最高薪酬的信息。如果你對進入軟件開發市場感興趣，這張圖表可能對你很有幫助。

有趣的是，盡管Zig是一個新的選擇，但實際上是今年最高薪酬的語言，而Rust在列表中排名第14位。如果你出于專業原因想要學習Rust或Zig，這些信息可能會有所幫助：

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盡管這張圖表非常有幫助，但它只提供了局部的一些信息。當確定一個開發者的薪酬時，還有其他因素需要考慮，比如他們的經驗水平和他們所在公司。

關于Rust和Zig，很難說哪一個是明顯的贏家。每種語言都有其優點和缺點。在深入使用任何一種語言之前，進行研究是至關重要的。這就是為什么我希望這篇文章能幫助你找到正確的選擇。

參考文獻：

1.https://blog.logrocket.com/comparing-rust-vs-zig-performance-safety-more/

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