Выпуск Rust 1.96. Оценка пригодности Rust для создания прошивок к микроконтроллерам

Објавен е програмскиот јазик Rust 1.96, основан од проектот Mozilla, но сега развиен под покровителство на независната непрофитна фондација Rust. Јазикот се фокусира на безбедноста на меморијата и обезбедува алатки за постигнување висок паралелизам на извршување на задачи, без употреба на собирач на ѓубре и време на извршување (времето на извршување е сведено на основна иницијализација и одржување на стандардната библиотека).

Методите за управување со меморијата на Rust се дизајнирани да ги елиминираат грешките при манипулација со покажувачи и да заштитат од проблеми што произлегуваат од управувањето со меморијата на ниско ниво, како што се пристап до меморијата откако ќе се ослободи, дереференцирање на null покажувачи, пречекорување на баферот и така натаму. Проектот го развива менаџерот за пакети Cargo за дистрибуција на библиотеки, олеснување на градбите и управување со зависности. Репозиториумот crates.io се одржува за хостирање на библиотеки.

Безбедноста на меморијата е обезбедена во Rust за време на компајлирањето преку проверка на референци, следење на сопственоста на објектот, следење на животниот век на објектите (обеми) и проценка на исправноста на пристапот до меморијата за време на извршувањето на кодот. Rust исто така обезбедува заштита од прелевање на цели броеви, бара задолжителна иницијализација на вредностите на променливите пред употреба, подобро се справува со грешките во стандардната библиотека, стандардно го применува концептот на непроменливи референци и променливи, нуди силно статичко пишување за да се минимизираат логичките грешки.

Главните иновации:

• Добавлен модуль range с реализацией новых типов, развиваемых для замены устаревших типов Range, RangeInclusive, RangeToInclusive и RangeFrom, и позволяющих хранить диапазоны в Copy-структурах. Тип Range определяет диапазоны, ограниченные минимальным и максимальным допустимым значением (но не входящим в него), тип RangeFrom определяет числа начиная с указанного значения, а тип RangeInclusive — значения указанного диапазона с обеими его границами. В будущих выпусках дополнительно появятся типы RangeFull и RangeTo, старая реализация будет перенесена в core::range::legacy::*, а синтаксис «N..M» переведут на новый вариант типов.

  Новые типы отличаются тем, что вместо типажа Iterator реализуют типаж IntoIterator, т.е. вместо встроенного итератора определяют то, как преобразовать тип в итератор. Подобный подход позволяет использовать с новыми типами операцию копирования (типаж Copy, показывающий, что значения типа можно дублировать через простое копирование), которая ранее была недоступна из-за несовместимости с типами со встроенными итераторами.
  Например, новые типы дают возможность сохранить границы среза в структуру, которая полностью копируется без раздельного сохранения начального и конечного значений:

  use core::range::Range;

  #[derive(Clone, Copy)]
  pub struct Span(Range<usize>);

  impl Span {
  pub fn of(self, s: &str) -> &str {
  &s[self.0]
  }
  }

• Добавлены макросы «assert_matches!» и «debug_assert_matches!», проверяющие соответствие значения указанному шаблону и аварийно завершающие выполнение при расхождении. От выражений «assert!(matches!(..))» и «debug_assert!(matches!(..))» новые макросы отличаются выводом отладочной информации со значениями, вызвавшими сбой. Для избежания пересечений со сторонними макросами, поставляемыми с аналогичными именами, новые макросы требую явного импорта библиотеки «core::assert_matches».

  use core::assert_matches;

  fn get_random_number() -> u32 {
  4
  }

  fnmain() {
  assert_matches!(get_random_number(), 1..=6);
  }

• При сборке для целевой платформы WebAssembly прекращена передача компоновщику опции «—allow-undefined», разрешавшей связывание при наличии неопределённых символов, которые преобразовывались в импорт из модуля «env». При сборке для WebAssembly все связанные с компоновкой символы теперь по умолчанию обязательно должны быть определены. Для возвращения старого поведения можно использовать переменную окружения «RUSTFLAGS=-Clink-arg=—allow-undefined» или выражение ‘#[link(wasm_import_module = «env»)]» в коде.
• Нов дел од API е преместен во категоријата стабилни, вклучувајќи ги и методите и имплементацијата на карактеристиките се стабилизирани:
  • assert_matches!
  • debug_assert_matches!
  • From<T> for AssertUnwindSafe<T>
  • From<T> for LazyCell<T, F>
  • From<T> for LazyLock<T, F>
  • core::range::RangeToInclusive
  • core::range::RangeToInclusiveIter
  • core::range::RangeFrom
  • core::range::RangeFromIter
  • core::range::Range
  • core::range::RangeIter
• В пакетном менеджере Cargo устранена уязвимость CVE-2026-5223, которая может использоваться для перезаписи исходного кода другого crate-пакета в локальном кэше пакетов из того же репозитория через манипуляции с символическими ссылками внутри crate-а пакетов. Уязвимость проявляется только при работе со сторонними репозиториями пакетов и не затрагивает пользователей репозитория crates.io, так как в crates.io запрещена загрузка пакетов с символическими ссылками.

Дополнительно можно отметить публикацию (PDF) результатов анализа пригодности языка Rust для разработки прошивок для микроконтроллеров и встраиваемых систем с ограниченными ресурсами.
Исследование проведено компанией STMicroelectronics при участии нескольких европейских университетов. Двум изолированным командам разработчиков была поставлена задача по реализации одной и той же прошивки для микроконтроллеров STM32U585AI с ядром Arm Cortex-M33. Первая команда создавала прошивку на Си, а вторая на Rust.

Тестирование выполненной работы не выявило заметных преимуществ в использовании языка Си вместо Rust при разработке прошивок для микроконтроллеров при сравнении потребления памяти и производительности. Более того, задействование написанного на Rust системного runtime от открытого проекта Ariel OS позволило добиться потребления памяти в проекте на Rust ниже, чем в реализации на языке Си, использующей традиционный стек для разработки прошивок на базе библиотеки newlib.

Размер результирующей прошивки составил 84100 байт в проекте на Rust и 76744 байта в проекте на Си (на 10% меньше), но потребление оперативной памяти в прошивке на Rust оказалось значительно ниже — 24640 байтов против 42608 байтов. Что касается производительности, то при тестировании начальных прототипов, разработанных за 6 недель, реализация на Rust в два раза опережала, реализацию на Си, но обе реализации значительно отставали от расчётной максимальной производительности. После 4 недель, выделенных на оптимизацию, обе реализации достигли примерно одинакового результата, близкого к расчётному максимуму.

Извор: opennet.ru