Современный мир программирования постоянно развивается, и в центре внимания оказываются языки, предназначенные для системного программирования. Среди них особенно выделяются Zig, Rust и Go. Каждый из этих языков отражает уникальные идеи и решения, которые направлены на повышение производительности, надежности и удобства разработки системного программного обеспечения. В 2024 году дискуссии о преимуществах и недостатках этих языков продолжают набирать обороты, позволяя понимать, каким образом они способны повлиять на будущее программирования. Zig – это относительно молодой язык, который всё ещё развивается и не достиг уровня зрелости таких языков, как Rust и Go.
Тем не менее, уже сегодня он заинтересовал множество компаний благодаря своим оригинальным решениям и практическому подходу к системам. Zig делает упор на простоту и контроль, обеспечивая разработчикам возможность явно управлять памятью с помощью аллокаторов, но без привычных концепций RAII, что отличает его от многих других языков. В отличие от Zig, Rust и Go можно назвать зрелыми и широко используемыми языками. Они уже успели доказать свою эффективность в реальных проектах и стать надежным инструментом для разработки системного ПО, сервисов и распределенных систем. Rust известен своей системой владения памятью и гарантиями безопасности, а Go по-прежнему популярен благодаря простоте синтаксиса и собственному сборщику мусора.
Однако оба языка имеют свои спорные решения, которые вызывают дебаты в профессиональном сообществе. Одной из ключевых тем, которая выделяется при сравнении этих языков, является вопрос автоматического управления памятью. Zig сознательно отказывается от концепции RAII — идеала, лежащего в основе автоматической очистки ресурсов в большинстве современных языков. RAII позволяет автоматически управлять временем жизни объектов и устраняет необходимость в ручном контроле за освобождением памяти. В Zig вместо этого используется конструкция defer, которая откладывает выполнение определенных операций до выхода из блока, но этот подход считается неполным и ограниченным.
Само отсутствие RAII в Zig затрудняет реализацию интеллектуальных указателей и автоматического подсчёта ссылок, что значительно влияет на удобство и безопасность работы с динамической памятью. В противовес этому, даже на C существуют расширения компилятора, обеспечивающие автоматизированные механизмы очистки, демонстрируя, что отказ от RAII не является единственно возможным решением. Тем не менее, на практике многие проекты обходятся с выделением памяти через арены, то есть области хранения, которые очищаются целиком, когда заканчивается выполнение определённой задачи. Такой подход широко применяется в крупных проектах, например в Postgres, написанном на С. Переходя к стандартным библиотекам, важно отметить тенденцию к уменьшению их объёма в новых языках.
Rust и другие современные языки часто имеют компактные стандартные библиотеки, что способствует решению специфических задач, но одновременно приводит к зависимости от множества сторонних пакетов. Эта практика увеличивает сложность сборки проектов, замедляет время компиляции и повышает риск возникновения поломок, а также увеличивает вероятность появления неактуального кода. На примерах из экосистем Node.js и Rust видно, что официальные пакеты иногда зависят от внешних компонентов, написанных и поддерживаемых отдельными людьми, которые не обновляли свои проекты достаточно долгое время. В таких случаях поставщик языка либо проект вынуждены использовать не встроенные решения, либо копировать сторонний код внутрь собственных библиотек.
Это создает дополнительные трудности и риски, связанные с безопасностью и стабильностью. В этом смысле Go, обладающий более обширной стандартной библиотекой, предлагает разработчикам больше готовых и проверенных инструментов без необходимости привлекать сторонние зависимости для базовых операций. Zig следует пути расширения своей стандартной библиотеки, и хотя сейчас она достаточно богата, существует тенденция к разбиению ее на отдельные компоненты, что иногда рассматривается как отрицательный фактор. Одним из примеров стала дискуссия вокруг перемещения поддержки JSON из основной библиотеки в отдельный пакет. Такие решения вызывают вопросы о балансе между объёмом стандартного набора инструментов и его поддерживаемостью.
Еще один важный аспект — явное управление выделением памяти, которое наиболее ярко реализовано именно в Zig. В большинстве языков, включая Rust, Go и C, выделение памяти происходит скрыто и не всегда очевидно на уровне кода. В Zig каждый метод, который выполняет выделение, явно принимает аллокатор в качестве параметра, что заставляет программиста осознанно подходить к управлению ресурсами. Это облегчает отслеживание и предотвращение ошибок, связанных с выделением памяти, особенно в «горячих» участках кода, например в итераторах и циклах. Значение явного выделения не ограничивается возможностью менять используемый аллокатор или обрабатывать ошибки выделения памяти.
Главная ценность заключается в более прозрачной и контрольной модели аллокации, которая способствует производительной и безопасной разработке. Однако этот подход сопровождается определённым неудобством и усложнением кода, так как каждое выделение требует дополнительного параметра и внимания со стороны программиста. Важно заметить, что явное выделение в Zig — это скорее конвенция, а не строгие архитектурные ограничения языка. Есть глобальные аллокаторы и возможность использовать их, чтобы получить более привычный стиль программирования. Однако сохранение этой конвенции в большинстве стандартных библиотек помогает повышать качество и безопасность кода.
В будущем можно ожидать появления новых возможностей в языках программирования, связанных с аннотациями и проверками в компиляции, позволяющими указывать блоки кода, в которых запрещены выделения памяти. Такая практика повышает контроль и может появиться не только в системных языках, но и в сценариях JavaScript или Python. Это позволит разработчикам лучше оптимизировать части программ, которые критично чувствительны к производительности и утечкам памяти. Развитие Rust также идет по пути введения опциональных аллокаторов. Несмотря на то, что передачу аллокатора в функции можно осуществлять, это остается факультативной возможностью, что повышает гибкость использования языка в расширениях и нестандартных окружениях.
В то же время, C++ STL также поддерживает передачу аллокаторов, что показывает тенденцию отрасли к более явному управлению ресурсами при сохранении удобства. Значительное внимание заслуживают инструменты разработки. Все три рассматриваемых языка — Zig, Rust и Go — предоставляют мощные комплекты для построения, тестирования и упаковки приложений. Это значительно упрощает рабочий процесс и делает программирование более приятным, позволяя сосредоточиться на важной логике, а не на окружении. Такой подход был задан Go и по достоинству оценен многими разработчиками.
Собственные опыты программистов, работающих над распределенными базами данных и расширениями для Postgres, показывают, что каждый из этих языков имеет свои области применения и преимущества. Rust используется для создания безопасных и надежных расширений, благодаря своей системе владения памятью, а Zig, ориентированный на явное управление памятью и невысокий уровень абстракций, отлично подходит для внедрения в существующие системы с чужими аллокаторами. Даже традиционный C в экосистеме Postgres сохраняет свою актуальность благодаря высокому уровню интеграции и понимания специфики СУБД. Обсуждение выбора языка в итоге сводится к конкретным требованиям проекта и предпочтениям команды. Zig и Rust являются достойными альтернативами C, позволяя получить более высокий уровень защиты и контроля.
Go остается популярным благодаря своей простоте и богатству стандартных инструментов. В совокупности, эти языки задают направление развития системного программирования и формируют стандарты, которые будут актуальны в обозримом будущем. Перспективы дальнейшего развития всех этих языков включают улучшение поддержки автоматического управления ресурсами, расширение и реорганизацию стандартных библиотек для баланса между компактностью и полнотой, а также новые модели контроля выделений памяти, которые помогут создавать ещё более эффективное и надежное ПО. Среди приоритетов также остаются создание безопасной, удобной и масштабируемой среды разработки с продвинутыми средствами отладки и анализа. В итоге можно сказать, что в 2024 году языки Zig, Rust и Go продолжают активно развиваться, каждый следуя своей философии и решая отдельные задачи системного программирования.
Их соперничество и обмен идеями стимулируют инновации, позволяя разработчикам выбирать инструменты, максимально соответствующие их уникальным задачам и предпочтениям, двигая индустрию программирования вперёд.
![DHH discusses Linux and Omarchy [video]](/images/0D92E665-79FC-4166-9A25-FBDA79F3B85C)
