「Rust はシステムプログラミングの未来、C は新しいアセンブラ」 - Intel の主要エンジニアの XNUMX 人によるスピーチ

最近開催されたオープンソース テクノロジー サミット (OSTS) で ジョシュ・トリプレットIntel の主任エンジニアである同氏は、彼の会社は近い将来、Rust がシステムおよび低レベル開発の分野で依然として主流である C と「同等」に達することに興味を持っていると述べました。 彼のスピーチの中で 「Intel と Rust: システム プログラミングの未来」というタイトルで、彼はシステム プログラミングの歴史、どのようにして C が「デフォルト」システム プログラミング言語になったのか、Rust のどのような機能が C に対して優位性をもたらしているのか、そしてどのように近い将来に起こるのかについても語りました。将来的には、プログラミングの特定の領域において C を完全に置き換えることができるでしょう。

システム プログラミングは、アプリケーション アプリケーションを作成するためのプラットフォームとして機能するソフトウェアの開発と管理であり、アプリケーションがプロセッサ、RAM、I/O デバイス、およびネットワーク機器と対話できるようにします。 システム ソフトウェアは、ハードウェア自体がどのように動作するかを詳細に説明することなく、アプリケーション ソフトウェアを作成できるようにするインターフェイスの形式で特別な抽象化を作成します。

Triplett 自身は、システム プログラミングを「アプリケーションではないもの」と定義しています。 これには、BIOS、ファームウェア、ブート ローダー、オペレーティング システム カーネル、さまざまな種類の組み込み低レベル コード、仮想マシン実装などが含まれます。 興味深いことに、ブラウザは長い間「単なるプログラム」を超えて、独自の「Web サイトと Web アプリケーションのプラットフォーム」になっているため、Triplett 氏は Web ブラウザもシステム ソフトウェアであると考えています。

以前は、BIOS、ブートローダー、ファームウェアを含むほとんどのシステム プログラムはアセンブリ言語で書かれていました。 1960 年代に、高級言語のハードウェア サポートを提供する実験が開始され、PL/S、BLISS、BCPL、ALGOL 68 などの言語が誕生しました。

その後、1970 年代に、デニス リッチーが Unix オペレーティング システム用の C プログラミング言語を作成しました。 B プログラミング言語で作成された C には、入力サポートさえありませんでしたが、オペレーティング システムやドライバーの作成に最適な強力な高レベル関数が満載されていました。 カーネルを含む UNIX のいくつかのコンポーネントは、最終的に C で書き直されました。その後、Oracle データベース、ほとんどの Windows ソース コード、Linux オペレーティング システムなど、他の多くのシステム プログラムも C で書かれました。

C はこの方向で多大な支持を受けました。 しかし、一体何が開発者をそれに切り替えたのでしょうか? Triplett 氏は、開発者があるプログラミング言語から別のプログラミング言語に切り替える動機を与えるには、まず後者が古い機能を失うことなく新しい機能を提供する必要があると考えています。

まず、言語は「十分に印象的な」新機能を提供する必要があります。 「彼はこれ以上優れているわけがない。 エンジニアが移行するのにかかる労力と時間を正当化するためには、より良い方法が必要です」と彼は説明します。 アセンブリ言語と比較して、C には多くの利点がありました。 ある程度の型安全性をサポートし、高レベルの構造による移植性とパフォーマンスの向上を実現し、全体的により読みやすいコードを生成しました。

次に、言語は古い機能のサポートを提供する必要があります。これは、C への移行の歴史において、開発者は C 言語がアセンブリ言語と同等の機能を備えていることを確認する必要があることを意味します。 トリプレット氏は次のように説明します。「新しい言語は単に優れているというわけではなく、同じくらい優れている必要があります。」 C は高速で、アセンブリ言語で使用できるあらゆるデータ型をサポートしていることに加えて、Triplett が「エスケープ ハッチ」と呼んだもの、つまり C 内にアセンブリ言語コードを挿入するためのサポートも備えていました。

Triplett は、C は今、何年も前のアセンブリ言語と同じになりつつあると考えています。 「C は新しいアセンブラです」と彼は言います。 開発者は現在、修正不可能な C の問題を解決するだけでなく、エキサイティングな新機能を提供する新しい高級言語を探しています。 このような言語は、開発者を強制的に切り替えるのに十分な魅力的である必要があり、安全であり、自動メモリ管理などを提供する必要があります。

「C より優れた言語を目指す言語は、本当に魅力的な代替言語になりたいのであれば、バッファ オーバーフロー保護以上のものを提供する必要があります。 開発者は、使いやすさとパフォーマンス、つまり、一目瞭然でより少ない行でより多くの作業を実行できるコードを作成することに関心を持っています。 セキュリティの問題にも対処する必要があります。 使いやすさとパフォーマンスは密接に関係しています。 何かを達成するために書かなければならないコードが減れば減るほど、セキュリティ関連またはセキュリティ関連以外のエラーが発生する可能性も減ります」とトリプレット氏は説明します。

RustとCの比較

2006 年に遡り、Mozilla の Graydon Hoare は個人プロジェクトとして Rust を書き始めました。 そして 2009 年に、Mozilla は独自のニーズに合わせて Rust 開発のスポンサーを開始し、言語をさらに開発するためにチームを拡大しました。

Mozilla がこの新しい言語に興味を持った理由の 4 つは、Firefox が XNUMX 万行を超える C++ コードで書かれており、かなりの数の重大な脆弱性を抱えていたためです。 Rust はセキュリティと同時実行性を念頭に置いて構築されているため、ブラウザのアーキテクチャを完全に見直す Quantum プロジェクトの一環として多くの Firefox コンポーネントを書き直すのに最適な選択肢となっています。 Mozilla は、将来 Firefox の現在のレンダリング エンジンを置き換える HTML レンダリング エンジンである Servo の開発にも Rust を使用しています。 Microsoft、Google、Facebook、Amazon、Dropbox、Fastly、Chef、Baidu など、他の多くの企業がプロジェクトで Rust を使用し始めています。

Rust は C 言語の最も重要な問題の XNUMX つを解決し、自動メモリ管理を提供するため、開発者はアプリケーション内のすべてのオブジェクトに対してメモリを手動で割り当てたり、割り当てを解除したりする必要がありません。 Rust が他の最新の言語と異なるのは、Rust には、未使用のオブジェクトをメモリから自動的に削除するガベージ コレクターがなく、Java の Java ランタイム環境など、Rust が動作するために必要なランタイム環境もないことです。 代わりに、Rust には所有権、借用、参照、有効期間の概念があります。 「Rust にはオブジェクト呼び出しを宣言するシステムがあり、所有者がそれを使用しているのか、それとも単に借用しているのかを指定できます。 オブジェクトを借用しただけの場合、コンパイラーはそれを監視し、参照中に元のオブジェクトが所定の位置に留まるようにします。 また、Rust は、オブジェクトの使用が終了するとすぐにオブジェクトがメモリから削除されるようにし、追加の時間を必要とせずにコンパイル時に適切な呼び出しをコードに挿入します」と Triplett 氏は言います。

ネイティブ ランタイムがないことも、Rust の良い特徴と考えることができます。 Triplett は、それとともに実行される言語はシステム プログラミングのツールとして使用するのが難しいと考えています。 同氏の説明によると、「コードを呼び出す前にこのランタイムを初期化する必要があり、関数を呼び出すにはこのランタイムを使用する必要があります。また、ランタイム自体が予期せぬタイミングで背後で追加のコードを実行する可能性があります。」

Rust は安全な並列プログラミングの提供にも努めています。 メモリセーフにするのと同じ機能により、どのスレッドがどのオブジェクトを所有しているか、スレッド間で受け渡しできるオブジェクトやロックが必要なオブジェクトなどを追跡します。

これらすべての機能により、Rust は開発者が新しいシステム プログラミング ツールとして選択するのに十分な魅力を持っています。 ただし、並列コンピューティングの点では、Rust はまだ C にわずかに遅れています。

Triplett は、システム プログラミングの分野で C に完全に匹敵し、C を追い越し、C に取って代わることができるように、Rust に必要な機能を実装する特別なワーキング グループを設立する予定です。 の redditの話題、彼のスピーチに専念して、彼は「FFI / Cパリティグループは作成過程にあり、まだ作業を開始していません」と述べましたが、質問には答える準備ができており、将来的には間違いなく最も近いものを公開する予定ですすべての関係者に対する取り組みの一環として、Rust の開発を計画しています。

まず第一に、FFI / C Parityグループは、Rustのマルチスレッドサポートの改善、新しいIntel Xeon Scalableプロセッサに登場した浮動小数点フォーマットであるBFLOAT16のサポートの導入、およびアセンブリコードの安定化に取り組むと考えられます。挿入。

出所： 3dnews.ru