Rust vs C ++ : 개발자를위한 빠른 가이드

Rust and C ++는 두 가지 강력한 시스템 프로그래밍 언어로, 각각은 다른 프로젝트보다 특정 프로젝트에 더 나은 강점을 가진 독특한 강점을 가진 언어입니다.

이 안내서는 이러한 언어의 핵심 기능을 비교하여 다음 웹 프로젝트에 가장 적합한 것이 가장 적합한 것을 결정하는 데 도움이됩니다.

메모리 안전

메모리 안전은 버퍼 오버플로, 메모리 누출 및 충돌 또는 보안 취약점으로 이어질 수있는 포인터 문제와 같은 오류를 방지하는 데 중요합니다.

Rust의 메모리 안전 모델

Rust는 소유권, 차입 및 수명을 통해 메모리 안전을 시행합니다.

• 소유권 모델 : Rust는 고유 한 소유권 시스템을 사용합니다. 여기서 각 데이터에는 언제든지 단일 소유자가 있습니다.소유자가 범위를 벗어나면 녹이 자동으로 메모리를 처리합니다.이 모델은 수동 메모리 관리 또는 쓰레기 수집이 필요하지 않습니다.
• 차용 및 생애 : Rust는 데이터를 불변으로 또는 돌출 가능하게 빌릴 수 있지만 둘 다가 아닙니다.이로 인해 컴파일러는 복잡한 멀티 스레드 프로그램에서도 데이터 레이스를 만드는 것을 방지합니다.Rust의 수명 주석은 또한 메모리를 효과적으로 관리하는 데 도움이되며, 참조가 데이터를 오래 지속하지 않도록합니다.

컴파일 타임에서 이러한 규칙을 시행함으로써 NULL 포인터 단축, 버퍼 오버플로 및 사용되지 않는 오류와 같은 버그는 거의 불가능합니다.

C ++의 메모리 관리 접근법

C ++는 메모리 관리를위한 강력한 도구를 제공하지만 자동 안전 기능이 적습니다.

• 수동 메모리 관리 : C ++ 개발자는 원시 포인터를 사용하여 메모리를 직접 할당하고 거래 할 수 있으며, 이는 유연성을 제공하지만 메모리 누출이나 매달려있는 포인터를 피하기 위해 징계가 필요합니다.
• 스마트 포인터 : 현대 C ++ (C ++ 11 이후)에는 스마트 포인터가 포함되어 있습니다 std :: 고유 _ptr, std :: shared_ptr, 및 STD :: 약점더 이상 사용되지 않을 때 리소스를 자동으로 자유롭게하여 메모리를 관리하는 데 도움이됩니다.
• RAII (자원 획득은 초기화) : C ++는 RAII를 사용하여 리소스 관리를 수명에 연결하는 리소스를 관리합니다.이것은 메모리를 관리하는 데 도움이되지만 컴파일러가 이러한 규칙을 엄격하게 시행하지 않기 때문에 개발자 징계에 의존합니다.

C ++는 메모리 관리에 유연성을 제공하지만 컴파일러 강화 메모리 안전이 부족하면 신중하게 처리되지 않으면 런타임 메모리 문제가 발생할 수 있습니다.

동시성

동시성을 사용하면 프로그램을 통해 여러 작업을 동시에 처리 할 수 ​​있으며 응용 프로그램의 대응 성 및 효율적인 리소스 사용을위한 주요 기능입니다.

Rust의 동시성 장점

Rust의 소유권 모델은 본질적으로 동시 코드를 작성하는 것이 더 안전합니다.

• 데이터 레이스 예방 : Rust의 컴파일러는 엄격한 차용 규칙을 시행하므로 하나의 스레드 만 주어진 시간에 데이터를 변형시킬 수 있기 때문에 데이터 레이스가 발생할 수 없습니다.이 기능은 Rust의 동시성 모델에 내장되어 있습니다.
• 컴파일 시간 시점 안전 : 녹이 있습니다 보내다 과 동조 유형이 여러 스레드로 안전하게 전송되거나 액세스 할 수 있는지 지정하는 특성.이러한 특성은 자동 구현되어있어 코드가 실행되기 전에 스레드 안전 문제를 쉽게 잡을 수 있습니다.
• 고급 동시성 프리미티브 : Rust는 동시성 프리미티브와 같은 원시를 제공합니다 채널 스레드와 라이브러리 사이의 메시지 통과 Tokio 성능과 안전한 비동기 프로그래밍의 경우.

C ++의 동시성 기능

C ++는 강력한 동시성 지원을 가지고 있지만 프로그래머에 대한 책임을집니다.

• 스레딩 라이브러리 : C ++ 제공 std :: 스레드 그리고 다중 스레딩을 지원하는 다른 라이브러리는 강력한 동시성 기능을 허용하지만 엄격한 데이터 레이스 보호는 없습니다.
• 뮤트 및 잠금 장치 : C ++는 공유 리소스에 대한 스레드 액세스를 관리하기 위해 뮤텍스, 조건 변수 및 잠금 장치의 수동 사용이 필요합니다.이러한 메커니즘의 적절한 사용은 데이터 경주를 피하기 위해 필수적입니다.
• 원자 연산 : C ++는 포함됩니다 <Atomic> 공유 데이터에 대한 작업이 잠금없이 안전한지 확인하는 라이브러리. 그러나 개발자는 정의되지 않은 동작을 피하기 위해 언제 어떻게 사용하는지 이해해야합니다.

C ++는 프로그래머에게 동시성에 대한 더 많은 수동 제어를 제공하지만 Rust가 제공하는 엄격한 컴파일 타임 검사가 부족하여 동시성 버그를 쉽게 도입 할 수 있습니다.

오류 처리

오류 처리는 프로그램이 유효하지 않은 입력 또는 실패한 작업과 같은 예기치 않은 상황을 처리하는 방법에 영향을 미칩니다.

결과 및 옵션으로 Rust의 오류 처리

Rust는 예외를 피하고 예측 가능한 오류 처리를 선택합니다.

• 결과 및 옵션 유형 : Rust를 사용합니다 결과 과 옵션 예외없이 오류를 처리하는 유형.결과는 성공을 나타냅니다 (확인) 또는 실패 (오류), 옵션은 존재하거나 존재하지 않을 수도있는 값에 사용됩니다.
• 명시적인 오류 처리 : 기능이 반환하도록함으로써 결과 또는 옵션개발자는 오류를 명시 적으로 처리하여 처리되지 않은 예외의 가능성을 줄이고 코드 안정성을 높일 수 있습니다.
• 패턴 매칭 : Rust의 패턴 매칭 구문 (성냥)를 사용하면 개발자가 다른 오류 케이스를 쉽게 처리 할 수 ​​있으므로 오류 처리가 명확하고 관리 가능합니다.

C ++의 예외 기반 오류 처리

C ++는 런타임 예외와 함께 다른 접근법을 사용합니다.

• 트리 캐치 블록 : C ++는 런타임 중에 예외를 던지고 잡을 수있는 예외 처리를 위해 Try-Catch 블록을 사용합니다.이러한 유연성을 통해 개발자는 전 세계적으로 오류를 처리 할 수 ​​있지만 성능 오버 헤드로 이어질 수 있습니다.
• RAII 및 자원 안전 : C ++는 RAII를 통해 리소스 관리를 예외 안전에 연결할 수 있습니다.그러나 메모리 누출을 피하기 위해 예외는 신중하게 관리되어야합니다.
• 대체 오류 처리 : 일부 개발자는 오류 회수 코드 나 다음과 같은 구조에 유리한 예외를 피합니다. std :: 선택 사항 성능을 제어하고 예측할 수없는 것을 피합니다.

Rust의 접근 방식은 종종 더 안전하고 예측 가능한 것으로 보이지만 C ++의 예외 모델은 유연성을 제공하지만 잠재적 성능 문제의 비용으로 제공됩니다.

컴파일 시간 안전

컴파일 타임 안전 점검은 코드가 실행되기 전에 일반적인 오류를 방지하여 비용이 많이 드는 런타임 디버깅을 줄일 수 있습니다.

Rust의 엄격한 컴파일 타임 안전

Rust의 컴파일러는 엄격하며 다양한 규칙을 시행합니다.

• 소유권 및 차용 수표 : Rust의 컴파일러는 컴파일 타임에 소유권 및 차용 규칙을 확인하여 실행 전에 데이터 경주 및 메모리 문제를 방지합니다.
• 안전성 및 수명 주석 : Rust는 엄격한 유형 안전을 시행하고 수명 주석이 있으면 참조가 소유자를 오래 지속하지 않아 일반적인 런타임 오류를 방지합니다.
• 더 적은 런타임 버그 : Rust의 컴파일 타임 확인으로 인해 런타임에 더 적은 버그가 나타나서 응용 프로그램을보다 안정적이고 신뢰할 수 있습니다.

C ++의 유연한 컴파일 타임 안전

C ++는 컴파일 타임 유형 확인을 제공하지만 덜 제한적입니다.

• 유형 안전 : C ++는 컴파일 시간에 유형을 점검하지만 암시 적 캐스팅과 덜 엄격한 규칙은 유형 관련 런타임 오류로 이어질 수 있습니다.
• 템플릿 메타 프로 그램 : C ++는 템플릿을 통해 강력한 컴파일 타임 기능을 지원하므로 개발자는 컴파일 타임에 일부 계산을 수행 할 수 있지만 디버깅을보다 어려울 수 있습니다.
• 더 적은 안전 보장 : C ++는 컴파일 타임에 차용 또는 소유권을 시행하지 않으므로 런타임 전에 메모리 안전 문제를 해결하기가 더 어렵습니다.

Rust의 엄격한 컴파일 타임 점검은 안전을 유지하는 데 도움이되는 반면 C ++의 유연성은 빠른 개발을 허용하지만 더 많은 런타임 디버깅을 초래할 수 있습니다.

공연

두 언어 모두 고성능을 위해 설계되었지만 다른 접근 방식을 취합니다.

제로 비용 추상화로 Rust의 성능

Rust는 오버 헤드를 추가하지 않고 C ++ 성능과 일치하도록 최적화되었습니다.

• 제로 비용 추상화 : 반복자 및 패턴 일치와 같은 Rust의 추상화는 런타임 비용을 추가하지 않고 하위 수준 코드로 수행하는 사람으로 유지합니다.
• 최적화 된 메모리 관리 : Rust의 소유권 시스템은 런타임 메모리 관리를 최소화하여 다른 언어에 비해 쓰레기 수집 오버 헤드를 줄입니다.
• 효율적인 컴파일러 최적화 : Rust의 LLVM 백엔드는 C ++보다 Rust의 성능을 가깝거나 때로는 더 나은 최적화를 수행합니다.

C ++의 성능 및 저수준 제어

C ++는 오랫동안 성능의 표준이었습니다.

• 수동 메모리 관리 : C ++는 개발자에게 성능에 민감한 응용 프로그램에 유리한 메모리 할당 및 하드웨어 리소스를 완전히 제어 할 수 있도록합니다.
• 높은 최적화 : C ++ 컴파일러 (GCC 및 Clang과 같은)는 높은 최적화 기능을 제공하므로 C ++가 저렴한 고주파 응용 프로그램에 매우 효율적입니다.
• 하드웨어 유연성 : C ++는 실시간 시스템, 임베디드 시스템 및 게임 개발과 같은 응용 프로그램에 이상적인 하드웨어를 직접 제어 할 수 있습니다.

Rust는 많은 시나리오에서 C ++의 성능과 일치 할 수 있지만 C ++는 저수준 최적화에 대한 미세한 제어를 제공하므로 성능 포워드 필드에서 인기가 있습니다.

생태계 및 툴링

각 언어의 생태계는 생산성과 대규모 프로젝트를 쉽게 구축하는 데 영향을 미칩니다.

Cargo와 Rust의 현대적인 툴링

Rust의 생태계는 현대 개발 관행을 중심으로 구축됩니다.

• 화물 패키지 관리자 : 화물은 프로젝트 관리, 의존성 해상도 및 건물을 단순화하여 패키지 작업을보다 쉽게 ​​작업하고 프로젝트를 유지할 수 있도록합니다.
• Rich Crates.io 도서관 : Rust의 공식 패키지 저장소 인 Crates.io는 다양한 도메인을위한 다양한 고품질의 잘 관리 된 라이브러리를 제공합니다.
• 통합 테스트 및 문서 : 화물은 내장 테스트, 벤치마킹 및 문서 생성을 지원하여 간소화 된 개발 환경을 만듭니다.

C ++의 성숙한 생태계 및 도구 다양성

C ++는 수십 년의 개발 및 광범위한 생태계의 혜택 :

• 확립 된 라이브러리 및 프레임 워크 : C ++는 GUI 개발에서 실시간 그래픽 및 기계 학습에 이르기까지 모든 것을위한 광범위한 라이브러리를 보유하고 있습니다.
• 다양한 툴링 옵션 : Cmake, Makefiles 및 Ninja와 같은 시스템은 Rust의화물보다 더 많은 설정이 필요할 수 있지만 강력한 기능을 제공합니다.
• 광범위한 커뮤니티 지원 : C ++의 성숙한 커뮤니티는 특히 게임 개발 및 과학 컴퓨팅과 같은 전문 분야에서 문제를 해결하기위한 광범위한 지원과 광범위한 자원을 제공합니다.

Rust의 최신 툴링을 사용하면 설정이 더 쉬워지는 반면 C ++의 오랫동안 확립 된 생태계는 광범위한 애플리케이션을 지원하고 광범위한 툴링 옵션을 제공합니다.

상호 운용성

상호 운용성은 다른 시스템이나 언어와 함께 언어를 사용하기 쉽습니다.

C/C ++와 Rust의 상호 운용성

Rust는 상호 운용성 기능이 증가하고 있습니다.

• 외부 기능 인터페이스 (FFI) : Rust의 FFI를 사용하면 C 코드를 직접 호출 할 수 있으므로 레거시 시스템 또는 성능에 민감한 C 라이브러리와 쉽게 인터페이스 할 수 있습니다.
• FFI의 수동 메모리 관리 : Rust는 소유권 및 안전 원칙을 유지하기 위해 FFI 경계를 통해 메모리를 관리 할 때 추가 치료가 필요합니다.

C ++의 광범위한 상호 운용성

C ++는 C와 완벽하게 통합됩니다.

• C와의 직접 상호 운용성 : C ++는 C와 호환되도록 설계되었으며 C 라이브러리의 방대한 생태계를 C ++ 코드에서 직접 사용할 수 있습니다.
• 다른 언어의 바인딩 : C ++는 다른 언어 (Boost.python의 Python)에 대한 바인딩을 가지고있어 다중 언어 프로젝트에서 매우 다재다능합니다.

Rust의 상호 운용성이 증가하고 있지만 C ++는 기존 C 라이브러리와 직접 통합하기위한 선택으로 남아 있습니다.

다음 프로젝트를 위해 Rust 또는 C ++를 선택합니다

다음은 한 언어를 다른 언어보다 선택할 수있는시기에 대한 간단한 요약입니다.

녹을 선택하는 이유

• 쓰레기 수집이없는 메모리 안전 : 컴파일 타임 점검을 통해 안전을 보장하여 보안 중심 프로젝트에 이상적입니다.
• 안전한 동시성 : Rust의 소유권 모델은 확장 가능하고 동시 응용 프로그램에 이상적인 안전한 멀티 스레딩을 지원합니다.
• 현대식 툴링 : 화물과 생태계가 증가함에 따라 Rust는 원활한 개발 경험을 제공합니다.
• 증가하는 인기 : Rust는 웹 어셈블리, 시스템 프로그래밍 및 클라우드 서비스에서 견인력을 얻고 있습니다.

C ++를 선택하는 이유

• 성숙한 생태계 : 광범위한 라이브러리가 필요한 프로젝트 및 기존 시스템과의 통합을 위해 C ++는 잘 확립 된 환경을 제공합니다.
• 성능 관리 : C ++는 게임 개발 및 임베디드 시스템의 핵심 기능인 메모리 및 하드웨어에 대한 저수준 액세스를 제공합니다.
• 레거시 호환성 : 기존 C 또는 C ++ 코드베이스의 유지 보수와 관련된 프로젝트는 C ++의 직접적인 호환성으로부터 이익을 얻는다.
• 특정 도메인의 산업 표준 : 게임 개발 및 금융 시스템과 같은 많은 고성능 산업은 실적과 도구로 인해 C ++에 의존합니다.