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Rust vs C++ : les différences et cas d’usage clés
C++ était mature avant même que Rust n’existe. Cela signifie-t-il que les développeurs devraient passer de C++ à Rust ? Pas forcément.
Les programmeurs n’ont que l’embarras du choix lorsqu’il s’agit de choisir le langage d’un nouveau projet. Parmi ceux-là figurent C++ et Rust.
C++ est un langage de programmation efficace. Les développeurs choisissent C++ pour sa fiabilité, ses performances et son évolutivité. La prise en charge d’une bibliothèque étendue offre des fonctions de la bibliothèque de modèles standard (STL) du C++. Ce langage est utilisé pour la programmation de systèmes, le développement de jeux vidéo et les applications modernes fonctionnant sur des systèmes d’exploitation et des navigateurs Web.
Rust est un langage de programmation compilé multiparadigme que les développeurs peuvent considérer comme une version moderne de C et C++. Il s’agit d’un langage fonctionnel statiquement et fortement typé. Rust utilise une syntaxe similaire à C++ et fournit des principes de sécurité d’abord pour s’assurer que les programmeurs écrivent un code asynchrone stable et extensible. Les développeurs utilisent Rust pour la programmation de backend, du réseau, l’embarqué, le développement Web, la data science et les jeux vidéo, ainsi que pour les projets de réalité augmentée (AR), de réalité virtuelle (VR) et de blockchain.
Le langage C++ a été commercialisé en 1985, tandis que la première version stable de Rust a été publiée 30 ans plus tard, en 2015. Malgré la différence d’âge et les fonctions de sécurité supplémentaires trouvées dans Rust, toutes les bases de code C++ n’ont pas besoin de migrer vers Rust. Examinez les qualités de C++ et de Rust, leurs différences et leurs similitudes, pour choisir entre les deux langages de programmation.
Pourquoi les programmeurs utilisent Rust
Les fonctionnalités de Rust mettent l’accent sur la sécurité des Threads, le contrôle de l’agencement de la mémoire et la concurrence. Sa sécurité intégrée est un atout pour les logiciels et les systèmes modernes.
Dans les langages système, la concurrence peut être fragile et sujette aux erreurs. Ces faiblesses peuvent entraîner des pertes d’informations et des déficits d’intégrité.
Les Threads permettent à différents composants logiciels de s’exécuter simultanément. La simultanéité des Threads peut poser des problèmes dans les logiciels. Rust garantit une concurrence sûre des Threads, ce qui permet aux applications en microservices de fonctionner comme prévu. Le langage est basé sur un principe de propriété dans lequel toute valeur donnée peut être possédée par une seule variable à la fois.
En Rust, les unités de compilation sont appelées crates. Un crate est une unité atomique de code pour le compilateur Rust. Rust ne compile pas les programmes qui tentent d’utiliser la mémoire de manière dangereuse. Grâce à la syntaxe et aux métaphores du langage, le compilateur Rust empêche les problèmes liés aux Threads et à la mémoire, tels que les pointeurs nuls ou pendants et les courses de données, de se produire en production.
L’outil d’analyse statique du compilateur Rust, borrow checker, arrête la compilation avant qu’un code non sécurisé ne provoque une erreur de mémoire. Les programmeurs doivent résoudre ces problèmes dès le début du processus de développement. Le vérificateur d’emprunts analyse la manière dont la propriété des valeurs peut changer au cours de la durée de vie d’un programme. Les valeurs détenues par un endroit peuvent être empruntées par d’autres endroits dans une base de code. Le vérificateur d’emprunts utilise cet ensemble de règles pour empêcher les courses de données dans le code concurrent.
Le compilateur gère également la distribution de la propriété et l’allocation de la mémoire entre les objets afin d’éviter les problèmes au moment de l’exécution. La sécurité de la mémoire empêche les débordements de mémoire tampon et protège contre une catégorie de bugs liés à l’accès à la mémoire et à son utilisation. Cela signifie, par exemple, que l’augmentation de la quantité de code Rust dans une application basée sur un navigateur réduira la surface d’attaque pour les brèches et les vulnérabilités.
Rust offre également de puissantes abstractions. Son programme d’installation rustup met en place l’environnement de développement et la compilation croisée. Tous les éléments nécessaires à la production de binaires Rust existent dans le même paquet.
Comment débuter avec Rust
Les développeurs qui découvrent Rust peuvent acquérir les principes fondamentaux du langage en apprenant à utiliser le gestionnaire de paquets Cargo, qui propose de nombreux liens API vers des bibliothèques et des frameworks courants. Par exemple, Actix Web et Rocket sont des frameworks Web populaires pour Rust.
La bibliothèque Cargo n’évaluant pas l’efficacité des crates, les développeurs doivent expérimenter ou demander l’avis de la communauté Rust. Heureusement, elle est inclusive et solidaire.
La fondation Rust soutient les contributions significatives à l’écosystème, favorise la diffusion de Rust et promeut l’adoption du langage. Elle a repris le langage à Mozilla, où il avait débuté comme projet parallèle au sein de Mozilla Research.
Pourquoi les programmeurs utilisent-ils C++ ?
C++ est une extension du langage C pour la programmation multiplateforme. Il offre des fonctionnalités efficaces, la sécurité et la facilité d’utilisation. Son cycle de publication est de trois ans et de nouvelles fonctionnalités sont introduites régulièrement. La version C++23 a été lancée en 2023, et le développement de la version C++26 est en cours.
C++ a une syntaxe plus complexe que certains autres langages et un niveau d’abstraction élevé, mais il présente des avantages pour le développement moderne. Les niveaux élevés d’abstraction permettent aux développeurs d’encapsuler les détails d’implémentation du matériel et du système d’exploitation.
Les classes abstraites expriment des fonctions virtuelles pures. Les programmeurs peuvent se concentrer sur le regroupement des classes pour rendre la base de code d’un programme organisée et compréhensible. L’abstraction réduit aussi la duplication des programmes et favorise la réutilisation. En outre, les développeurs peuvent améliorer la confidentialité du programme grâce à l’abstraction dans la conception, en veillant à ce que les utilisateurs ne voient que les données pertinentes.
C++ est un langage compilé dont le code écrit est traduit directement en code machine. Cette construction rend le langage rapide, efficace et flexible. C++ tire parti des capacités du matériel pour accélérer l’évolutivité grâce à un contrôle de bas niveau. Cette caractéristique convient aux jeux vidéo, aux interfaces graphiques, aux simulations scientifiques et aux applications financières. C++ peut traiter de grands volumes de données, ce qui le rend efficace pour traiter les énormes ensembles de données nécessaires à la production d’expériences en 3D.
La gestion de la mémoire en C++ alloue de la RAM au moment de l’exécution et la désalloue lorsqu’elle n’est pas nécessaire. L’accès libre à la mémoire en C++ peut entraîner des dépassements de mémoire tampon et des vulnérabilités de débordement de pile. Ces déficits de sécurité nécessitent du temps et des ressources pour le débogage, ce qui est un inconvénient du C++. Ces problèmes affectent particulièrement les domaines qui utilisent des langages embarqués, tels que l’automobile, la médecine, l’aérospatiale et l’aviation. Le respect de lignes directrices en matière de sécurité réduit ces risques.
Le code de la STL est testé et examiné par les membres de la communauté. Le travail de la communauté permet aux programmeurs d’écrire un code plus propre et plus rapide, et d’éviter les problèmes de maintenance. La bibliothèque comprend également des algorithmes génériques et spécifie la syntaxe et la sémantique de ces instructions. Les exigences de performance pour ces algorithmes correspondent à des normes et à des références reconnues.
Comment débuter avec C++
Coder en C++ nécessite un éditeur de texte et un compilateur. De nombreux débutants optent pour des IDE tels que Visual Studio ou Code::Blocks, qui regroupent des outils et d’autres fonctionnalités pour les utilisateurs. Pour une configuration plus personnalisable, associez un éditeur de texte comme Vim ou Sublime Text à un compilateur autonome comme GNU Compiler Collection ou Clang.
Au fur et à mesure que les développeurs progressent, ils doivent se familiariser avec la STL C++ et se référer au site Web officiel, qui offre une documentation complète et des tutoriels. En outre, la communauté C++ est active et solidaire, avec des forums tels que Stack Overflow et le subreddit C++ qui offrent de l’aide aux nouveaux venus. Les développeurs peuvent également rejoindre des groupes d’utilisateurs locaux ou assister à des conférences telles que la CppCon afin de se constituer un réseau et de se tenir au courant des dernières évolutions de l’écosystème.
Principales différences entre Rust et C++
Bien que Rust et C++ soient tous deux de puissants langages de bas niveau utilisés pour la programmation de systèmes, ils diffèrent considérablement en matière de conception, de fonctionnalités et de cas d’utilisation.
Gestion de la mémoire
Rust utilise un système de propriété unique avec des règles d’emprunt, appliquées au moment de la compilation – un modèle qui garantit la sécurité de la mémoire sans garbage collector, en évitant des problèmes tels que les pointeurs pendants et les courses de données et en éliminant les comportements indéfinis.
C++ suit une voie différente, offrant aux développeurs un contrôle direct sur l’allocation et la désallocation de la mémoire. Il convient de mentionner que si le C++ moderne a introduit les pointeurs intelligents et le RAII (Resource Acquisition Is Initialization) pour atténuer les problèmes de mémoire, il autorise toujours des comportements non définis qui peuvent entraîner des failles de sécurité.
Philosophie de la bibliothèque standard
La bibliothèque standard utilisée par Rust est minimaliste, de par sa conception, et se concentre sur les fonctionnalités de base. Toutes les fonctionnalités supplémentaires sont disponibles par le biais de crates externes fournis par le gestionnaire de paquets Cargo.
La STL du C++ est plus complète et offre un large éventail de conteneurs, d’algorithmes et d’utilitaires préconstruits. Cela peut conduire à des binaires plus volumineux, mais offre plus de fonctionnalités intégrées, ce qui est particulièrement utile pour les applications complexes telles que les systèmes d’exploitation.
Approches de métaprogrammation
C++ utilise la métaprogrammation par modèles, ce qui permet d’effectuer de puissants calculs au moment de la compilation. Cependant, cela peut conduire à une syntaxe complexe et à des temps de compilation plus longs.
Rust utilise des génériques basés sur des traits et des macros pour la métaprogrammation. Bien que moins puissant que les modèles C++ à certains égards, Rust offre une approche plus unifiée et souvent plus lisible de la programmation générique.
Gestion des erreurs
Rust utilise le type Result pour la gestion des erreurs, encourageant la vérification et la propagation explicites des erreurs.
À l’inverse, C++ utilise traditionnellement des exceptions, qui peuvent entraîner une surcharge de performance et des fuites de ressources potentielles si elles ne sont pas correctement gérées. Le C++ moderne introduit également std ::optional et std ::expected, permettant une approche plus explicite.
Modèle de compilation
Le modèle de compilation de Rust est modulaire et utilise des crates comme unité de base, ce qui permet des constructions incrémentales plus rapides et une meilleure gestion des dépendances.
La compilation traditionnelle du C++ repose sur le préprocesseur et la compilation séparée des unités de traduction. Cette approche, bien que flexible, peut conduire à des temps de construction plus longs, en particulier dans les grands projets avec des hiérarchies complexes. Les modules introduits dans C++ visent à résoudre certains de ces problèmes, mais leur adoption n’est pas encore généralisée.
Quel est l’avenir de Rust et de C++ ?
L’avenir de Rust et de C++ est une image dynamique de coexistence et de transition progressive. Alors que C++ reste une référence en matière de programmation de systèmes, de développement de jeux et de systèmes d’exploitation, Rust gagne en popularité grâce à l’importance qu’il accorde à la sécurité de la mémoire et à la simultanéité.
Un récent rapport de la Maison-Blanche a encouragé les développeurs à donner la priorité à des langages de programmation plus sûrs comme Rust plutôt que C++ et C, en particulier pour les infrastructures critiques et les applications sensibles à la sécurité. Cependant, C++ n’est pas en voie de disparition. Son vaste écosystème, sa base de code étendue dans les systèmes critiques et son développement continu garantissent sa pertinence pour les années à venir.
Il est probable que les deux langages de bas niveau continueront à coexister. Rust pourrait progressivement prendre le dessus dans les domaines où la sécurité de la mémoire est primordiale, tandis que C++ conservera sa place dans les systèmes anciens et critiques en matière de performances.
