让我们用 Rust 重写那些伟大的软件吧

本文摘选和整理自 De Programmatica Ipsum 月刊的一篇由 Adrian Kosmaczewski 于 2021 年 3 月 3 日发表的文章 The Great Rewriting In Rust、Geoffroy Couprie 个人站点文章 Why you should, actually, rewrite it in Rust，以及 ansuz/RIIR 项目文章 Have you considered Rewriting It In Rust?。其中后两篇文章比较早了，朋友们可以直接略过，了解有这么个因果即可。

De Programmatica Ipsum 是一本月刊，由 Graham Lee 和 Adrian Kosmaczewski 合作主编，自称是“两个脑子被烧坏了的老家伙，呼喊着冲向 void *”。这个月刊介绍软件工程的工艺、软件开发人员的生活；重点关注程序员生活中的包容、倦怠/疲惫、创业生活；另外，此月刊也乐于炒作，以及一些不合常理，甚至“异端邪说”的话题——比如上面提到的文章。

关于安全编程

2002 年，微软出版社出版了 David LeBlanc 和 Michael Howard 合著的书籍，《编写安全代码（Writing Secure Code），第二版》。此书曾是微软的必读书目，紧随着比尔·盖茨（Bill Gates）的“可信计算（Trustworthy Computing）”备忘录。《编写安全代码（Writing Secure Code），第二版》的第五章题为“第 1 号公敌：缓冲区溢出（Buffer Overrun）”，它从一个非常有趣的历史角度出发，阐述如何编写安全代码，防范缓冲区溢出。书中以 1986 年的莫里斯蠕虫（Morris Worm）为例，甚至可以追溯到 20 世纪 60 年代。

C 语言，通常被称为“可移植汇编（portable assembly）”，没有提供任何防范这种“公敌”的措施。如果你错误地（或有意地）分配了 N 字节的内存，但又写了 N + k（其中 k 是一个严格大于零的无符号整数）。那么，几乎会必然导致缓冲区溢出。比起修复 bug，你还不如重写正在运行的软件。

可以说，缓冲区溢出导致过行业数十亿美元的损失，每一代计算机科学家都为解决这个问题提出了新的想法。曾经寄希望于托管代码和 .NET 框架。关于此，《编写安全代码（Writing Secure Code），第二版》一书第 18 章是以一个轶事开始的：

在 2001 年 11 月的微软专业开发者大会上，我为两篇安全软件论文制作幻灯片时，一位朋友告诉我，我很快就会失业。因为一旦托管代码和 .NET 框架发布，所有的安全问题都会消失。这使我把 SQL 注入演示代码，从 C++ 转换成 C 语言，以证明他错了。

啊，软件从业人员！

安全编程方面，也曾将希望寄予 Java 和 C#，数以百万计的应用程序和数十亿行代码，被一次又一次地用这些现代编程语言重写。虽然 Joel Spolsky、Steve Blank，以及 Peter Seibel 都阐述过重写软件这种做法的愚蠢，重写软件也在圈子内被广泛嘲笑。但是，在软件行业里面，重写软件仍然是一项乐此不疲的运动。

各时代的编程语言

回顾过去，每一个十年，都有自己时代选择的编程语言，世界被一次又一次地改写。

• 20 世纪 60 年代：Fortran（因为 IBM！）
• 20 世纪 70 年代：BASIC（因为 Byte Magazine！）
• 20 世纪 80 年代：Pascal（因为结构化编程！）
• 20 世纪 90 年代：C++（因为面向对象！）
• 21 世纪初：Java（因为万维网！）
• 2010 年：JavaScript（因为……啥原因？！）

我们来玩预测游戏，哪一个编程语言将是 21 世纪 20 年代的选择，也就是说，世界将被哪一个编程语言改写？

显然不是 Java、C#、F#、Dart、Swift，或者 Kotlin。

是 Go 吗？显然不是，因为它在某种程度上被限制了，仅限于创造本地云工具或独立的跨平台命令行程序。

Rust 将改写世界

经过仔细分析，20 世纪 20 年代，时代选择的语言可能是（也许已经是）Rust。这是一门罕见的，能让软件程序员和硬件程序员都满意的语言。

Rust 显示了许多迹象（非全部）：

• 开源的，托管在 github，我们都知道：开放者总会胜利（open always wins）。
• 具备泛型特性，这是解决霍尔难题的基础选项（译注：托尼·霍尔，Tony Hoare，快速排序算法、霍尔逻辑、交谈循序程式设计者，图灵奖得主）。
• 没有继承（inheritance）特性，而是由 trait 组合（composition）。
• 不依赖异常来处理错误，而是 Result 泛型类型。
• 没有垃圾收集器，而是在编译期间控制引用生命周期和所有权。
• 包括流行的功能性编程结构，如：lambdas、map/filter/reduce，甚至做的更好。
• 免费图书，以及在线演练。不必在本地计算机上安装任何东西，就可以学习 Rust。
• 即使为了使代码看起来像脚本，而使用了类型推断，但 Rust 有一个强大的类型系统，可以在编译时解决缓冲区溢出问题。
• 可以通过 curl 脚本安装在任何终端。
• 现成的算法和抽象库，以“自带电池”的方式吸引了系统和应用程序开发人员。
• 具有内置功能单元测试.
• 变量在默认情况下是不可变的。
• Rust 宏，C 语言宏的智能进化，混合了 C++ 模板元编程。
• 数组，将长度作为其类型的一部分，可以很容易地在同一处初始化。
• 编译器生成非常高效的代码，并且可以进行交叉编译。甚至可以生成独立的静态链接二进制文件，准备在 Docker 容器中使用。
• 有年度开发者大会，名为 RustConf，有专有的 Rust 官方周报；有专有的 Awesome Rust 页面，在 Stack Overflow 上有很多问题和答案。
• 使用大括号，并且 rustfmt 工具消除了因样式而造成代码冲突的风险。
• goto 不是关键词，尊重迪杰斯特拉（ Dijkstra）戒律。
• ……

简而言之，Rust 会成为时代的选择。

Rust 生态系统

让我们来看看 Rust 在各个行业的使用。

• Mozilla（Rust 创造者）用 Rust 重写旗舰浏览器。
• Linus Torvalds 确信 Rust 将接管 Linux 内核。同时，很多公司都在用 Rust 重写其软件或者游戏，如 coreutils（GNU）、alacritty（OpenGL）、……，甚至包括 LaTeX。
• 微软，在“可信计算”演示后的 20 年，仍然认为内存安全问题占所有安全漏洞的 70%。因此 Rust 是目前安全系统编程的最佳机会。微软对 Rust 的兴趣如此之大，以致于它加入 Rust 基金会，促进 Rust 成为在 Kubernetes 上的应用程序的可靠替代方案。
• 谷歌正在将 Rust 推向安卓（用于重写蓝牙部分），及其 Linux 内核。Rust 也用在谷歌的新操作系统 Fuchsia。
• 英特尔说 Rust 是“系统编程的未来”。
• 亚马逊使用 Rust 建造 AWS Firecracker 系统。
• Dropbox 使用 Rust 重写它的同步引擎。
• 苹果招聘了大量 Rust 工程师。
• JetBrains 有支持 Rust 的IDE 插件（vsCode 也有，eclipse、vim 等同样有）。
• IBM 开发者网站一直在进行 Rust 教授。
• Stack Overflow，Rust 语言连续 5 年在“最想学语言排行榜”位列榜首。
• Discord 切换到 Rust 语言。
• Figma 在生产环境中，将 Rust 引入后端产品。
• 云应用中，Linkerd（Rust 开发）比 Istio（Go 开发）更高效和受欢迎。
• 甚至 JavaScript 和 npm 都正在使用 Rust 重建。
• Python 和 Rust 的互操作已经较为成熟。
• 有人在忙于开发 Java 和 Rust 的互操作。
• 有人在忙于开发 .net 和 Rust 的互操作。
• ……

即使不是所有人抱有同样的热情，但很明显，这些事情是潮流，并非 Rust 在炒作。

RIIR（Rewrite It In Rust），用 Rust 重写它

你可能经常在博客上、在 github issues 中、在朋友圈等地方看到一些“讨厌的”言论——用 Rust 重写它？现在，在 github 上 有个项目称作 RIIR（Rewrite It In Rust，用 Rust 重写它），星星数 300 左右；也有其 twitter 账户。另外，本文开头提到的后 2 篇文章中，阐述用 Rust 重写的合理性、可能性，以及示范先行项目。

说这个项目是个玩笑，但又有那么些真实性。毕竟现在，不少公司真的在用 Rust 重写一些久远的软件。

结语

Rust 会解决今天的一些问题，比如安全编程相关。同时，我们也需要明白，虽然目前无法预料，但 Rust 也会带来新的问题。

让时间来验证吧！

谢谢您的阅读，欢迎交流。