Rust 从入门到精通01-简介_rust编译器

1、rust 从哪里来？

Rust语言在2006年作为 Mozilla 员工 Graydon Hoare 的私人项目出现，而 Mozilla 于 2009 年开始赞助这个项目。第一个有版本号的 Rust 编译器于2012 年 1 月发布。Rust 1.0 是第一个稳定版本，于 2015年5月15日发布。

Graydon Hoare 是一个职业编程语言工程师，其日常工作就是给其他语言开发编译器和工具集，但是不会参与语言本身的设计，由于这种工作性质，他接触过很多编程语言，了解各种语言的优缺点。

比如 c 和 c++，性能比较好，但是类型系统和内存都不太安全；一些拥有 GC 的语言，比如Java、golang、kotlin等，内存是安全的，但是性能却比较低。于是 Graydon Hoare 萌生了自己开发一门语言的想法，这门语言就是 rust，他对 rust 的期望如下：

①、必须安全，不易崩溃；

②、不需要引入 GC，注重性能；

③、应该拥有广泛的特性，让程序员写出易于维护、调试，且更安全更高效的代码。

2、rust logo

Rust 的 logo 承载了创造者对该语言的期望：

①、Rust 这个单词是由 Trust 和 Robust 组合而成，暗示了信任（Trust）和鲁棒性（或健壮性、Robust）。

②、Rust Logo 的形状与一种叫做锈菌的真菌相似，这种真菌生命力非常顽强，在其生命周期内可产生多达 5 种孢子类型，这 5 种生命形态还可以相互转化。也就是鲁棒性（健壮性）非常强。其 Logo 上面的 5 个小圆孔，与锈菌的 5 种生命形态相对应，也在暗示 Rust 语言超强的健壮性。

3、rust 是什么？

rust 是新时代的 C 语言。

①、Rust 是一门通用型语言。

②、Rust 语言的内存方案针对的是 C 语言的不足

一、禁止对空指针和悬垂指针进行解引用

二、读取未初始化的内存

三、缓冲区溢出

四、非法释放已经释放或未分配的指针

注意：内存泄露在 rust 中依然存在，也就是说内存泄露不在rust承诺的内存安全范围内。

③、安全且无缝沟通 C 语言。

④、Rust 是具有混合范式的 ”面向过程“式的编程语言。

⑤、和 C 语言类似，担负了时代的使命。

4、rust 语言版本说明

rust 语言版本从三个不同的维度来讲，包括三个概念。

4.1 语义化版本

其格式为：主版本号.次版本号.修订号，依次用 句点 隔开。

简单说下语义版本号递增规则：

①、主版本号：当做了不兼容的 API 修改。

②、次版本号：当做了向下兼容的功能性新增。

③、修订号：当做了向下兼容的问题修正。

4.2 发行版本

https://github.com/rust-lang/rust/branches/all

①、master 分支：对于一个发行版本

②、beta 分支：对应 Beta 版本，也叫测试版本。

③、stable 分支：对应 Stable 发行版，也叫稳定版。

通常稳定版和测试版每 6 周 发布一次，一般来说，会先发布测试版，经过一段时间测试，在进行发行稳定版。

4.3 Edition 版次

可以看到每个通过 cargo工具（Cargo 是 Rust 的构建系统和包管理器，后面会详细介绍） 创建的 rust项目的 Cargo.toml文件。

版次的意义和语义化是正交的概念，方便rust自身的进化。目前rust有两个版次，分别是 rust2015 和 rust2018。

因为rust每6周发布一次新的语义化版本，版本更新迭代速度快，但是版次通常每 3 年发布一次，之所以存在版次和语义化两种概念，我们可以看这样一个例子：

例如添加可能与代码中的标识符冲突的新关键字，比如 ”async"和“await”，刚开始rust是没有异步的概念，后面我们要添加这两个关键词，但是旧代码可能会把这两个关键词当做变量名来使用，这时候如果只有语义化的概念，我们升级rust版本号，就会造成旧代码编译报错。但是增加了版次的概念就不同了，我们对于之前的代码编译方式选择之前的版次，新的代码编译方式选择新的版次，那么问题就解决了。

因此，如果你正在使用 Rust 2015，并且您的某个依赖项使用 Rust 2018，那么一切正常

开发者可以在 Rust 包管理配置文件 Cargo.toml 来配置 edition = “2018”，表示依赖 2018 版次。

编译的时候可以通过：

Rustc --edition 2015|2018|2021

5、rust 编译过程

rust的编译器是 rustc，它是一种多道编译器，其编译过程要经过多道工序，其编译过程如下：

①、Rust 是跨平台语言，一次编译，到处执行。
②、Rust 编译器是一个 LLVM 编译前端，它将代码编译成 LLVM IR ，然后经过 LLVM 编译为相应的平台代码。
③、Rust 源码经过分词和解析，生成 AST （抽象语法树）。然后把 AST 进一步简化为 HIR(High-level IR)，目的是让编译器更方便的做类型检查。HIR 会被进一步编译为 MIR(Middle IR),这是一种中间表示，它在 Rust 1.12 版本中被引入，主要用于以下目的：
一、缩短编译时间：MIR 可以帮助实现增量编译，当你修改完代码重新编译的时候，编译器只计算更改过后的部分，从而缩短了编译时间。
二、缩短执行时间：MIR 可以在 LLVM 编译之前实现更细粒度的优化，因为单纯依赖 LLVM 的优化粒度太粗，而且 Rust 无法控制，引入了 MIR 就增加了更多的优化空间。
三、更精确的类型检查：MIR 将帮助实现更灵活的借用检查，从而可以提升Rust 的使用体验。

最终，MIR 会被翻译成 LLVM IR ，然后被 LLVM 的处理编译为能在各个平台上运行的机器代码。