«Rust — бъдещето на системното програмиране, C — новият Асемблер» — изказване на един от водещите инженери на Intel

На наскоро проведената Среща за технологии с отворен код (Open Source Technology Summi — OSTS) Джош Триплетт (Josh Triplett), водещ инженер в Intel, обясни, че компанията му е заинтересована в това Rust да достигне "паритет" със все още доминиращия в системната и нискоуровнева разработка език C в близко бъдеще. В своето изказване с заглавие "Intel и Rust: бъдещето на системното програмиране" той също така разказа за историята на системното програмиране, за това как C стана "по подразбиране" език за системно програмиране, какви възможности Rust предлага, които му дават предимство пред C, и как в близкото бъдеще може напълно да замени C в тази област на програмиране.

Системното програмиране е разработка и управление на софтуер, който служи като платформа за изграждане на приложни приложения, осигурявайки взаимодействие между тях и процесора, оперативната памет, входно-изходните устройства и мрежовото оборудване. Системният софтуер създава специална абстракция под формата на интерфейси, които улесняват разработката на приложен софтуер, без да се задълбочават в детайлите как работи самият "хардуер".

Самият Триплетт определя системното програмиране като "всичко, което не е приложение". То включва неща като BIOS, фърмуер, зареждачи и операционни ядра, различни видове вграден нискоуровнев код, както и реализации на виртуални машини. Интересно е, че Триплетт счита, че уеб браузърът също е системен софтуер, тъй като той отдавна е станал нещо повече от "просто програма", превръщайки се в самостоятелна "платформа за уебсайтове и уеб приложения".

В миналото повечето системни програми, включително BIOS, зареждачи и фърмуер, бяха написани на assembler. През 60-те години започнаха експерименти с осигуряване на хардуерна поддръжка за езици с висок ниво, което доведе до създаването на такива езици като PL/S, BLISS, BCPL и ALGOL 68.

След това, през 70-те години на миналия век, Денис Ричи (Dennis Ritchie) създава програмният език C (Си) за операционната система Unix. Създаден на програмния език B, който дори не е имал поддръжка на типизация, C е бил обогатен с мощни функции на високо ниво, които най-добре отговарят за написването на операционни системи и драйвери. Няколко компонента на UNIX, включително ядрото му, в крайна сметка са били пренаписани на C. Впоследствие много други системни програми, включително базата данни Oracle, значителна част от изходния код на Windows и операционната система Linux, също са били написани на C.

C получи огромна подкрепа в тази посока. Но какво всъщност накара разработчиците да преминат на него? Триплетт смята, че за да се мотивират разработчиците да преминат от един програмерен език към друг, последният преди всичко трябва да предлага нови функции без загуба на стари възможности.

На първо място, езикът трябва да предлага "достатъчно впечатляващи" нови функции. "Той не може да бъде малко по-добър. Той трябва да бъде значително по-добър, за да оправдае усилията и времето на инженерите, необходими за преминаването", обяснява той. В сравнение с езика асемблер, C имаше много неща, които можеше да предложи. Той поддържаше до известна степен безопасна типизация, осигуряваше по-добра преносимост и производителност с конструкциите на високо ниво, а също така генерираше значително по-четим код.

На второ място, езикът трябва да осигурява поддръжка на стари възможности, което означава, че в историята на прехода към C разработчиците трябваше да бъдат уверени, че той не е по-малко функционален от асемблера. Триплетт пояснява: "Новият език не може да бъде просто по-добър, той също трябва да не бъде по-лош". Освен че C беше по-бърз и поддържаше всякакви типове данни, които можеше да използва асемблера, той също така имаше това, което Триплетт нарече "изход за аварийни случаи", а именно поддържаше вграждания на код на асемблер.

Триплетт смята, че C сега става това, което много години назад бе езикът асемблер. «C — това е новият Асемблер», — заявява той. Сега разработчиците търсят нов високоясен език, който не само да разреши натрупаните в C проблеми, чиято корекция вече е невъзможна, но също така да предложи нови впечатляващи възможности. Такъв език трябва да бъде достатъчно убедителен, за да накара разработчиците да преминат на него, трябва да е безопасен, да осигурява автоматично управление на паметта и много други неща.

«Всеки език, който иска да бъде по-добър от C, трябва да предложи много повече от просто защита от препълване на буфера, ако наистина иска да стане убедителна алтернатива. Разработчиците се интересуват от удобство при използване и производителност, от писането на код, който не изисква обяснения и извършва повече работа с по-малко редове. Трябва също да се решат проблемите със сигурността. Леснотата на използване и производителността са неразривно свързани. Колкото по-малко код трябва да напишете, за да постигнете нещо, толкова по-малко възможности имате да направите някакви грешки, свързани със сигурността или не», — обяснява Триплетт.

Сравнение между Rust и C

Още през 2006 година Грейдон Хоар (Graydon Hoare), служител на Mozilla, започна да пише Rust като личен проект. А през 2009 година Mozilla започна да финансира разработката на Rust за свои нужди и разшири екипа за по-нататъшното развитие на езика.

Една от причините, поради които Mozilla проявява интерес към новия език, е, че Firefox е написан на повече от 4 милиона реда C++ код и има доста критични уязвимости. Rust е създаден с оглед на изискванията за безопасност и паралелизъм, което го прави идеален избор за пренаписване на много от компонентите на Firefox в рамките на проекта Quantum за пълна преработка на архитектурата на браузера. Също така Mozilla използва Rust за разработването на Servo, движка за рендериране на HTML, който в бъдеще ще замени текущия движок за рендериране на Firefox. Много други компании започнаха да използват Rust за своите проекти, включително Microsoft, Google, Facebook, Amazon, Dropbox, Fastly, Chef, Baidu и много други.

Rust решава един от най-важните проблеми на езика C. Той предлага автоматично управление на паметта, така че разработчиците не трябва ръчно да я заделят и след това да я освобождават за всеки обект в приложението. Това, което отличава Rust от другите съвременни езици, е, че той няма сборщик на мусор, който автоматично да премахва неизползвани обекти от паметта, както и среда за изпълнение, необходима за работата му, като например Java Runtime Environment за Java. Вместо това Rust разполага с концепции за собственост, заемане, референции и време на живот. „В Rust има система за деклариране на извиквания на обекти, която позволява да се указва дали обектът се използва от собственика или това е просто заемане. Ако само заемате обект, компилаторът ще следи за това и ще гарантира, че оригиналът ще остане на място, докато се позовавате на него. Освен това Rust ще се погрижи обектът да бъде изтрит от паметта веднага след приключване на неговото използване, вмъквайки съответното извикване в кода по време на компилация без допълнителни разходи за време“, разказва Триплетт.

Липсата на собствена среда за изпълнение също може да се счита за положителна черта на Rust. Триплетт смята, че езици, които работят с нея, е трудно да се използват като инструмент за системно програмиране. Както обяснява: „Трябва да инициализирате тази среда, преди да можете да извикате какъвто и да е код, трябва да използвате тази среда за извикване на функции, а самата среда може да стартира допълнителен код зад гърба ви в неочаквани моменти.“

Също така Rust се стреми да осигури безопасно паралелно програмиране. Същите функции, които го правят безопасен за паметта, проследяват неща като това, на кой поток принадлежи кой обект и кои обекти могат да се предават между потоците, а кои се нуждаят от блокиране.

Всички тези функции правят Rust достатъчно убедителен, за да могат разработчиците да го изберат като нов инструмент за системно програмиране. Въпреки това, от гледна точка на паралелните изчисления, Rust все още малко изостава от C.

Триплетт планира да създаде специална работна група, която да се заеме с внедряването на необходимите функции в Rust, за да може той изцяло да се изравни, надмине и замени C в сферата на системното програмиране. В темата в Reddit, посветена на неговото изказване, той съобщи, че «групата FFI / C Parity е в процес на създаване и все още не е започнала работа», а до момента е готов да отговори на всякакви въпроси и в бъдеще със сигурност ще публикува предстоящите планове за развитие на Rust в рамките на своята инициатива за всички заинтересовани лица.

Може да се предположи, че първоначално групата FFI / C Parity ще се заеме с подобряване на поддръжката на многопоточност в Rust, внедряването на поддръжка за BFLOAT16, формат на предствяне на числа с плаваща запетая, който е въведен в новите процесори Intel Xeon Scalable, както и стабилизиране на вмъкванията на код на Ассемблер.

Източник: 3dnews.ru