Rust vs Python – 这是未来的语言吗？

随着Rust在开发者社区中的受欢迎程度上升，一个重要的问题是：Rust会取代Python吗？哪一种最适合您？您应该开始学习Rust吗？

本文为您提供了Rust与Python的全面比较。在文章结束时，您将对Rust和Python的优缺点有清晰的认识，并知道如何为您的项目选择合适的编程语言。

让我们开始吧。

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，它不包含运行时解决方案，使其成为编写关键应用程序的理想选择。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：具有类似于C++的低级访问能力，同时拥有像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。Rust是一种多用途编程语言，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的知名行业公司包括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来支持基于Web的学生作业解决方案。此外，Dropbox由于更好的测试和调试，使用Rust作为其文件同步引擎，使其易于管理复杂数据库和并发代码。

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区分开来。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，它在不依赖垃圾收集器的情况下实现内存安全。它还具有强大的类型系统，确保在编译时不会发生运行时错误，因为Rust的编译器在编译期间分析内存。
• 零成本抽象：Rust不会因部署抽象而惩罚开发者。这意味着当您使用抽象时，不会产生性能损失，代码运行没有开销。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态条件。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，从而创建线程安全的环境。

除此之外，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。他们的创始人公开表示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。

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功能。

Spotify还使用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。

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作为一种解释型语言，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。

除了这些特性外，Python的其他关键特性还包括大型社区、广泛的标准库、开源、平台无关、GUI支持等。

Rust的优缺点

本节探讨Rust的优缺点。

Rust的优点

• Rust内存使用低。这是因为Rust能够在不使用垃圾收集器的情况下提供出色的内存控制。
• Rust开箱即用性能优异。它能够匹配C++的性能。这是因为它被设计为高性能。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，以便您尽可能多地处理它们。
• Rust提供强大的工具链以改善开发工作流程。在这里，您获得一个Cargo包管理器，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解决方法来克服缺点，并且库仍在开发中。
• Rust的文档仍在进行中。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，因为需要进行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，以便在不同领域（包括机器学习、Web开发、测试、自动化、抓取、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、较短的程序代码和广泛的库可用性。
• 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真正可移植，并遵循“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。其解释器然后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用于现实世界的应用程序，但如果您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内存消耗较高，由于灵活的数据类型，使其不适合内存敏感的应用程序。
• Python未针对数据库访问进行优化。因此，如果您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更适合的选择。
• 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 vs Python 比较

在本节中，我们将仔细研究Rust与Python。然后，我们将通过不同标准进行比较。如果您赶时间，请查看Rust vs Python表格。

受欢迎程度

在受欢迎程度方面，Python是赢家。这是因为多种原因，包括其易用性、在ML/AI领域的使用，以及最明显的因素——年龄。

Python从其1991年由荷兰程序员Guido van Rossum发布第一个版本以来，已有近30年的历史。相比之下，Rust于2006年发布。而且，直到最近，它才开始获得受欢迎程度。

尽管Python的受欢迎程度高于Rust，但这并不使Rust成为失败者。

相反，在过去的7年中，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，它可能不会获得与Python一样多的受欢迎程度。

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。最重要的是，有优秀的资源用于学习Python，使其更易于学习受众接触。

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。如果您是初学者，您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，您可以访问框架、库和模块。此外，考虑到它提供良好的文档，使用Python更容易。最后，您可以用比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，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。堆提供一种较不组织的方式来存储值，而堆栈提供一种更快、更组织化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，但使用垃圾收集器，这可能导致运行时竞态条件。

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，当您开始使用Rust开发时，您使用其默认的“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其代码，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）来保护其应用程序。

错误处理

在错误处理方面，Python使用异常来处理错误。因此，开发者可以显式提及异常，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进入恐慌宏。在这里，您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端解决。然而，Rust无法提供堆栈跟踪，可能使需要帮助的开发者在知识上不足。许多链工具提供必要的堆栈信息用于调试。

总体而言，Rust提供更好的错误处理模型，保证内存安全，提高用户友好性，并提供可靠性和一致性。

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，Rust和Python在赚钱方面处于什么位置？

在这里，Python似乎以较大优势胜出。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公司正在寻找熟练的Python程序员。此外，Python的广泛用例意味着行业中有大量角色，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，其需求在增长。这意味着对Rust程序员有良好的需求，但低于Python程序员。

练习Rust面试问题

根据行业标准，Rust和Python程序员都得到适当的报酬。

垃圾收集

Python依赖垃圾收集来释放内存。然而，Rust不使用垃圾收集器，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有丰富的生态系统和庞大的社区。它还提供优秀的文档，涵盖其编程语言的几乎每个方面。因此，如果您在Python中开发，您会立即在官方文档、视频或社区中找到帮助。

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强劲，并提供了Rust所提供内容的全面展望。

您应该学习哪一种？

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，您可能会发现每种都有其优点和缺点。Rust的主要目标是为开发者提供创建无错误、高性能应用程序和服务的工具。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，您应该学习Rust如果：

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

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。

您应该学习Python如果：

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

如果您完全新手编程，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，您应该考虑未来目标。

简而言之，始终记住Python和Rust是编程语言工具。

它们是您创建所需输出的一种方式。因此，选择一个让您达到目标的工具。

何时使用它？

在上一节中，我们讨论了应该学习哪一种。然而，它并没有指导您，因为您仍然需要弄清楚何时使用Rust或Python。所以让我们在本节中解决它。

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成为以下目的的理想选择：

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

这些并不是所有用例。为了更好地理解Rust解决问题的能力，您可以查看像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，您可以使用Python框架（如Django和Flask）来创建您的Web应用程序。
• Python在数据分析和可视化方面非常有效。它有丰富的可视化库和框架。
• Python也是机器学习和人工智能的流行选择。它提供专用工具和库来进行ML和AI项目。

结论：哪一种更好？

在编程语言方面，没有真正的赢家。在每个编程语言的核心，都有一个指导它的理念。Python和Rust的核心理念是不同的。

Python的理念是易用性、原型友好和易于维护。另一方面，Rust主要专注于为程序员提供开发无错误、高性能解决方案的工具。这使得Rust难以学习和使用。这也意味着开发者在发布解决方案之前花费更多时间完善它。然而，几乎完美的Rust应用程序意味着更少的技术债务和维护。

您可以为科学研究、数据科学和Web开发选择Python。然而，如果您正在进行神经网络开发、WebAssembly