Rust vs Python – 谁是未来的编程语言？

随着 Rust 在开发者社区中的流行度上升，一个重要的问题是：Rust 会取代 Python 吗？哪种语言更适合你？你应该开始学习 Rust 吗？

本文为你提供了 Rust 与 Python 的全面对比。通过阅读，你将清楚了解 Rust 和 Python 的优缺点，并能够为你的项目选择合适的编程语言。

什么是 Rust？

Rust 是一种多用途、高性能的编程语言。它是静态类型的，语法类似于 C++。使用 Rust，开发者可以创建内存高效和性能优化的应用程序。

Rust 的核心思想是在程序运行前编译所有内容。因此，它没有运行时解决方案，使其非常适合编写关键应用程序。此外，它通过所有权模型提供了出色的并发性和内存管理规则。

描述 Rust 的最佳方式是：它拥有类似于 C++ 的低级访问能力，同时具备像 Python 这样的高级编程语言的安全性。

谁在使用 Rust？

Rust 在初创公司和大公司中都很受欢迎。它是一种多用途编程语言，可用于服务器、工具、Web 应用程序、游戏开发、数据科学等。

一些使用 Rust 的知名公司包括 Coursera、Dropbox、Figma、Microsoft、Facebook 和 Discord。

每家公司根据需求以不同方式使用 Rust。例如，Figma（一个协作式 Web 设计工具）使用 Rust 来提升其平台的前端性能。他们已将 Figma 的多玩家同步引擎从 TypeScript 完全重写为 Rust。

Coursera（一个流行的在线学习平台）使用 Rust 为学生提供基于 Web 的作业解决方案。此外，Dropbox 使用 Rust 构建其文件同步引擎，因为 Rust 提供了更好的测试和调试能力，使其易于管理复杂的数据库和并发代码。

Rust 的关键特性

Rust 作为一种多范式编程语言表现出色。然而，其关键特性使其与 Python 区别开来。它提供了低级访问与高级可用性的良好结合，匹配 C++ 的性能。其关键特性包括：

• 内存安全：Rust 是一种内存安全的编程语言。得益于其所有权模型，它在不依赖垃圾回收器的情况下实现了内存安全。它还具有强大的类型系统，确保在编译时分析内存时不会发生运行时错误。
• 零成本抽象：Rust 不会因为使用抽象而惩罚开发者。这意味着当你使用抽象时不会受到性能损失，代码运行时没有开销。零成本概念有助于代码维护或添加新功能。
• 线程安全：Rust 的所有权模型方法包括线程安全方法。它保护程序在运行时不会遇到竞争条件。使用 Rust 的程序员可以使用 Rust 的可变选项来授予变量访问权限，然后在不需要时清除它，从而创建一个线程安全的环境。

除了这些，Rust 还提供易于理解的错误消息、类型接口、模式匹配和移动语义。

什么是 Python？

Python 是一种高级编程语言。它以其脚本能力和易用性而闻名。此外，它也是可视化、自动化、测试等的绝佳选择。

Python 是解释型的，支持面向对象范式。它还支持动态类型和绑定，这对于快速应用程序开发（RAD）至关重要。

谁在使用 Python？

Python 是一种流行的编程语言。它广泛用于不同领域，包括金融、政府、教育和 IT。Python 的用例包括 Web 开发、数据分析与机器学习、脚本编写、自动化、软件原型设计等。

Google 是使用 Python 进行项目的先锋。其创始人公开表示 Python 如何帮助他们取得更好的结果，因为 Python 提供了更好的原型设计和易于维护的能力。

接下来是 Facebook。他们在 2016 年发布了一篇文章，展示了 Python 如何用于编写和维护多个基础设施管理服务。这些包括 Dapper、FBOSS 和 TORconfig；每个都为 Facebook 的核心基础设施提供独特的功能。

Spotify 也使用 Python 来支持其后端服务，包括数据分析。根据 Spotify 的说法，他们喜欢 Python 能够适应快速开发流程的能力。

Python 的关键特性

Python 是一种流行的编程语言。使其在开发者和学习者中如此受欢迎的关键特性包括：

• 类英语语法：Python 语法在许多方面类似于英语。它类似于编写伪代码，这吸引了大多数学习者和工程师。除了学习优势外，Python 的类英语语法使开发更快。
• 解释型：Python 是一种解释型语言。与编译型语言相比，它为开发者提供了灵活性。此外，解释型语言是真正平台无关的。Python 作为解释型语言还带来了其他好处，包括更快的原型设计和易于错误识别。
• 动态类型：Python 是动态类型的，这使其更易于理解。解释器负责在运行时确定变量数据类型。
• 高级语言：Python 是一种高级语言，使其易于使用。
• 面向对象编程语言：Python 支持面向对象模型，允许程序员实现继承、多态和封装等概念。它帮助开发者以类似于现实世界的方式映射事物，使他们能够更快、更高效地编写代码。

除了这些特性，Python 的其他关键特性还包括庞大的社区、广泛的标准库、开源、平台无关性、GUI 支持等。

Rust 的优缺点

本节探讨 Rust 的优缺点。

Rust 的优点

• Rust 内存使用量低。这得益于 Rust 在不使用垃圾回收器的情况下提供出色的内存控制能力。
• Rust 开箱即用，性能出色。它能够匹配 C++ 的性能。这是因为它是为性能而设计的。此外，它还提供 LLVM 优化。其他提高系统性能的 Rust 特性包括切片、HashMap API 等。
• Rust 还提供易于理解的错误消息。与其他无法做到这一点的编程语言相比，这是一个福音。编译器提供详细的错误信息，以便你可以在尽可能多的信息基础上处理它们。
• Rust 提供强大的工具链，以改善开发工作流程。在这里，你可以获得 Cargo 包管理器，它能够提供包管理、文档生成和测试运行器。
• Rust 是静态类型的，确保类型错误不会在运行时潜入。
• Rust 支持跨平台开发。

Rust 的缺点

• Rust 的借用检查器引入了复杂性。这要求 Rust 程序员像借用检查器一样思考并解决任何相关问题。
• Rust 不捕获堆栈跟踪，这使得错误难以调试。然而，基于社区的工具已经提供了解决方法，例如使用错误链库。
• Rust 是一种新的编程语言，仍在发展中。其早期阶段意味着开发者必须部署变通方法来克服缺点，并且库仍在开发中。
• Rust 的文档仍在完善中。这可能导致许多开发者寻找其他资源或更长的调试时间。
• Rust 的编译时间较慢，因为它进行了多次检查以确保无错误代码开发。

Python 的优缺点

本节涵盖 Python 的优缺点。

Python 的优点

• Python 是一种易于学习的编程语言，得益于其类英语语法。
• Python 提供广泛的库，便于在不同领域（包括机器学习、Web 开发、测试、自动化、爬虫、可视化等）进行更简单、更快速的开发。
• Python 非常适合快速应用程序开发。这是因为多种因素，包括动态类型、易于学习、程序代码更短以及库的广泛可用性。
• Python 是解释型的，这意味着好处如更快的错误检查和能够独立于平台执行。
• Python 是真正可移植的，遵循“一次编写，到处运行”的理念。由于 Python 是预编译的，其 Python 代码可以在任何地方使用平台特定的 Python 虚拟机（PVM）运行。
• Python 是动态类型的，不需要程序员键入变量类型。其解释器在运行时确定数据类型。

Python 的缺点

• 由于 Python 不是低级语言，它不是最快的编程语言。然而，这并不意味着它不适合现实世界的应用程序，但如果你正在构建关键应用程序，有比 Python 更好的选择。
• 由于动态类型方法和解释器的使用，Python 遭受运行时错误。这使得调试更加困难。
• Python 的内存消耗较高，因为灵活的数据类型使其不适合内存敏感的应用程序。
• Python 没有针对数据库访问进行优化。因此，如果你正在处理需要编写复杂查询的数据密集型应用程序，有比 Python 更合适的选择。
• Python 不是开发移动或桌面应用程序的理想选择，因为其高内存消耗和 Python 移动框架的有限可用性。

Rust 与 Python 的比较

在本节中，我们将仔细研究 Rust 与 Python。然后，我们将通过不同的标准进行比较。如果你赶时间，可以查看 Rust 与 Python 的对比表。

流行度

在流行度方面，Python 是赢家。这是因为多种原因，包括其易用性、在 ML/AI 领域的应用以及最明显的因素——年龄。

Python 从 1991 年荷兰程序员 Guido van Rossum 发布其第一个版本以来，已有近 30 年的历史。相比之下，Rust 于 2006 年发布。并且，直到最近，它才开始获得流行度。

尽管 Python 的流行度高于 Rust，但这并不使 Rust 成为失败者。

相反，在过去的 7 年里，Rust 一直是 StackOverflow 开发者调查中最受喜爱的编程语言。然而，考虑到 Rust 的学习曲线陡峭，它可能不会获得像 Python 那样多的流行度。

学习曲线

Python 易于学习和入门。其易学性始于其类英语语法和动态类型方法。此外，有优秀的 Python 学习资源，使其更容易被学习受众接受。

另一方面，Rust 的学习曲线陡峭。其核心理念是提供一种工具来创建内存安全的程序。为此，它引入了许多新概念，如所有权模型。如果你是初学者，你可能会发现它更具挑战性。有经验的程序员必须投入时间和精力才能精通 Rust。

除此之外，Python 还有一个丰富的生态系统，你可以访问框架、库和模块。此外，考虑到它提供了良好的文档，使用 Python 更容易。最后，你可以用比 Rust 更少的行数编写程序。

性能

在性能方面，Rust 轻松胜出。它可以与硬件直接交互，因为代码被编译成机器代码。Rust 的内存管理方法也意味着更好的性能，因为它在代码编译期间强制执行内存检查。

Python 缺乏速度，因为它是解释型的。这意味着 Python 虚拟机（PVM）必须首先解释代码，然后才能与硬件交互。然而，Python 的目标从来不是快速，而是提供更多的灵活性和易用性。

内存管理

Python 和 Rust 都旨在内存安全。然而，Rust 非常重视内存管理，并通过其独特的所有权模型实现它，其中变量需要被借用才能使用。一旦借用期结束，Rust 的借用检查器会自动移除变量引用，确保适当的内存管理。

此外，Rust 所有权模型强制程序员使用堆栈和堆来存储内存中的值。堆提供了一种不太有组织的方式来存储值，而堆栈提供了一种更快、更有组织的方式来存储和访问值。然而，程序员可以使用堆来存储无组织的值，然后使用堆栈来存储堆指针以进行更快访问。

另一方面，Python 也是内存安全的，但使用垃圾回收器，这可能导致运行时竞争条件。

安全性

Rust 非常重视安全性，这从其所有权模型中显而易见。它还为想要构建防弹应用程序的开发者提供适当的安全 Rust 指南。此外，由于 Rust 在程序运行前编译，大多数错误和安全问题都会事先突出显示。最后，Rust 团队积极修补任何安全漏洞，确保安全的 Rust 生态系统。

因此，当你开始使用 Rust 开发时，你使用他们的默认“安全模式”。它还提供另一种模式，称为不安全 Rust，它为开发者提供更多灵活性来处理代码，并使他们负责应用程序的安全性。

Python 也非常安全。然而，它在内存和线程安全方面都有所欠缺。这意味着开发者必须做繁重的工作（如内存管理）来保护他们的应用程序。

错误处理

在错误处理方面，Python 使用异常来处理错误。因此，开发者可以明确提及异常，这些异常与已有的内置异常一起工作。

在 Rust 中，错误处理的工作方式不同。Rust 提供两种错误类别，称为可恢复错误和不可恢复错误。开发者必须解决不可恢复错误，因为一旦发生，Rust 会进入 panic 宏。在这里，你可以获得如何解决问题的每一个细节。对于可恢复错误，用户必须输入正确的输入或从其方面解决。然而，Rust 无法提供堆栈跟踪可能使需要帮助的开发者感到知识不足。许多链工具提供了调试所需的堆栈信息。

总体而言，Rust 提供了更好的错误处理模型，保证了内存安全，提高了用户友好性，并提供了可靠性和一致性。

就业能力

大多数学习者学习编程语言是因为赚钱的前景。那么，在赚钱方面，Rust 和 Python 处于什么位置？

在这里，Python 似乎以很大优势胜出。这是因为大多数行业参与者在他们的流程中更频繁地使用 Python。这就是为什么大多数 IT 公司都在寻找熟练的 Python 程序员。此外，Python 的广泛用例意味着行业中有许多角色，包括数据分析师、机器学习专家、全栈开发者等。

练习 Python 面试问题

另一方面，Rust 的市场需求有限。然而，即使它相对较新，随着更多公司在其产品或服务中采用 Rust，其需求也在增长。这意味着对 Rust 程序员的需求很好，但低于 Python 程序员。

练习 Rust 面试问题

根据行业标准，Rust 和 Python 程序员都得到了适当的报酬。

垃圾回收

Python 依赖垃圾回收来释放内存。然而，Rust 不使用垃圾回收器，因为它在编译时而不是运行时处理内存。

可扩展性

关于核心设计，Rust 提供了更可扩展的架构，得益于适当的内存管理、错误处理以及与硬件直接交互的能力。然而，Python 也可以用于构建可扩展的解决方案，主要是因为可用的垂直或水平扩展选项。

社区和文档

Python 拥有丰富的生态系统和庞大的社区。它还提供优秀的文档，几乎涵盖了其编程语言的每个方面。因此，如果你在 Python 中开发，你会在官方文档、视频或社区中立即找到帮助。

Rust 在社区和文档方面表现相当不错。它是新的事实意味着社区较小，资源较少。然而，其文档每年都在增长，并提供了对 Rust 所提供内容的全面展望。

你应该学习哪一种？

在 Python 和 Rust 之间选择是困难的。两者都是优秀的编程语言。然而，你可能会发现每种语言都有其优点和缺点。Rust 的主要目标是为开发者提供工具来创建无错误、高性能的应用程序和服务。其内存管理是无与伦比的，但由于其严格的开发规则，团队可能需要更长时间来交付原型和最终产品。

简而言之，你应该学习 Rust，如果：

• 你想要解决方案在其核心使用并发。
• 你想要扩展你的应用程序以满足用户需求。
• 你想要进行低级编程，并访问逻辑和功能语法。
• 你希望你的代码易于维护，因为 Rust 的旧代码与较新版本兼容。
• 你想要受益于 Rust 在市场中的高需求。

另一方面，Python 在原型设计方面表现出色。因此，学习容易，团队可以比 Rust 或任何其他编程语言更快地开始使用 Python。此外，Python 的现代特性，如函数式编程、面向对象支持和抽象，众所周知有助于开发。最重要的是，Python 易于维护。

你应该学习 Python，如果：

• 你想要进行数据科学项目，并受益于其可扩展的可视化选项。
• 你想要创建易于开发和维护的 Web 应用程序。
• 你想要成为受欢迎的 Python 开发者。
• 你想要进行网络爬虫或数据提取。

如果你完全是编程新手，最好从 Python 开始，然后转向 Rust。对于有经验的程序员，Rust 可能感觉更强大。然而，在学习任何这些编程语言之前，你应该考虑未来的目标。

简而言之，始终记住 Python 和 Rust 是编程语言工具。它们是你创建所需输出的一种方式。因此，选择一种让你实现目标的工具。

何时使用？

在上一节中，我们讨论了应该学习哪一种。然而，它并没有指导你，因为你仍然需要弄清楚何时使用 Rust 或 Python。因此，让我们在本节中解决这个问题。

何时使用 Rust？

Rust 的低级性能、零成本抽象和出色的内存管理使其适合以下目的：

• 编程操作系统或微控制器应用程序，因为你可以通过 Rust 的低级编程能力连接到硬件。
• Rust 也是项目的绝佳选择，在这些项目中你需要重写替换软件部分的编程。Rust 提供了优秀的外部函数接口，以便你可以为这些部分编写性能更好的代码。
• 如果你正在处理嵌入式系统，你可以充分利用 Rust，因为它可以直接访问底层硬件，包括 CPU、内存和存储。

这些并不是所有的用例。为了更好地理解 Rust 解决问题的能力，你可以查看像 Figma 或 Coursera 这样的公司如何解决他们的专有平台特定问题。

何时使用 Python？

Python 是一种通用编程语言，适合各种用例。这些包括：

• Python 是 Web 开发的绝佳选择。它有一个充满活力的 Web 生态系统，你可以使用 Python 框架（如 Django 和 Flask）来创建你的 Web 应用程序。
• Python 在数据分析和可视化方面非常