Терминальные мультиплексоры давно стали незаменимым инструментом для системных администраторов, разработчиков и технических энтузиастов, позволяя управлять несколькими сессиями в одном окне терминала. Одним из самых популярных решений является tmux — стабильный и функциональный инструмент, написанный на языке программирования C. Тем не менее, развитие программных продуктов не стоит на месте, и в сфере системного программирования языки высокого уровня с усиленной безопасностью и лучшим управлением памяью приобретают всё большую популярность. В этом контексте возникает проект tmux-rs, который представляет собой полное переписывание кода tmux с C на Rust, язык, предлагающий инновационные механизмы безопасности и современную философию программирования. Проект tmux-rs разрабатывается Коллином Ричардсом, который в течение нескольких месяцев занимался портированием исходного кода tmux, насчитывающего около 67 000 строк кода на C, в Rust, увеличив размер собственного кода до примерно 81 000 строк, исключая пустые строки и комментарии.
Задача была не только в техническом переводе, но и в глубоком понимании архитектуры оригинального приложения, обеспечении корректной работы и интеграции с существующей экосистемой. В этом сложном процессе было много этапов, включая использование таких инструментов, как C2Rust, полную ручную переработку, адаптацию сборочного процесса и преодоление специфических вызовов низкоуровневого программирования. Первоначальная попытка использовать автоматический транспайлер C2Rust позволила получить готовый исходник Rust из C без необходимости писать код вручную. Однако полученный код отличался чрезмерной сложностью, плохой читаемостью и сильным отходом от идиоматического Rust. Автоматизированный перевод, хотя и компилировался и запускался, создавал код, который был трудно поддерживать и читать, с многочисленными излишними приведениями типов и отсутствием осмысленных именованных констант.
В итоге разработчик отказался от дистиллированного подхода и взялся переносить файлы построчно вручную, что позволило тщательнее соблюдать особенности Rust и улучшить качество кода. Важным аспектом стало понимание системы сборки проекта. Оригинальный tmux использует autotools — устоявшуюся систему автоконфигурации и макросов для Makefile. В процессе переписывания необходимо было интегрировать компиляцию Rust с традиционной сборкой C-кода, создавая статическую библиотеку Rust, которую можно было бы связать с остальной частью проекта. Хотя первоначально разработчик создавал с помощью простого скрипта build.
sh поэтапную сборку Rust и C, со временем был реализован более оптимальный механизм с использованием build.rs и Crate cc для компиляции C-библиотеки и управления линковкой. Перенос кода выявил множество тонкостей и потенциальных ошибок, традиционных при кросс-языковом взаимодействии. Было выявлено две классических баги на уровне типов и определений. Первая ошибка касалась неверно объявленной функции в C, вследствие чего компилятор выводил ошибочные типы возвращаемых значений, что приводило к ошибкам при вызове из Rust.
Вторая связана с неправильным определением структуры — в Rust было забыто указание указателя в одном из полей, из-за чего структуры в C и Rust интерпретировались по-разному, приводя к сбоям. Примечательной особенностью переписывания является использование raw pointers в Rust — низкоуровневых указателей, не имеющих тех гарантий безопасности, что предлагают обычные ссылки Rust (& и &mut). В силу особенностей исходного C-кода и необходимости прямой работы с неинициализированными или null-указателями, отказаться от raw pointers в текущем состоянии было невозможно. Это усложняет поддержку кода, поскольку unsafe-операции требуют особой осторожности. Еще одной сложной темой в переписывании стал прием использования оператора goto, который в C широко применяется для управления потоком, особенно для обработки ошибок и выхода из вложенных блоков.
В Rust этого оператора нет, однако его можно эмулировать с помощью маркированных блоков и бесконечных циклов с labeled break и continue, что позволяет реализовать схожую логику без ущерба для читаемости. Не менее интересным моментом является работа с инвазивными макросами и структурами данных в tmux. В оригинальном проекте широко используются красно-черные деревья и связные списки, встроенные внутрь пользовательских структур с помощью макросов. Реализация подобной функциональности в Rust потребовала создания гибких и сложных абстракций с использованием traits и generic-параметров. Это позволило добиться интерфейса, максимально приближенного к оригинальному С API, при этом используя возможности безопасного языка и типовой системы.
Большую роль в успешной миграции сыграло изучение и перенос парсера конфигурационных файлов tmux, написанного изначально с помощью lex и yacc. Для Rust была выбрана библиотека lalrpop, предоставляющая средства генерации парсеров на основе LALR грамматик. Это позволило реализовать парсер, максимально повторяющий оригинальную структуру yacc, существенно упростив переход и позволив избавится от оставшегося кода на C. В ходе разработки использовались удобные инструменты для редактирования и рефакторинга кода. Особенно важной оказалась роль редактора Vim и использование пользовательских макросов для автоматизации механических преобразований, вплоть до замены типичных шаблонов с указателями на idiomatic Rust выражения.
Также предпринимались попытки задействовать ИИ-инструменты, в частности Cursor, однако опыт показал, что на текущем этапе таких проектов они скорее помогают с физической стороной набора кода, чем существенно ускоряют процесс в целом, поскольку требуют внимательного контроля и исправления ошибок. Заключительный этап проекта — это уже полностью самодостаточный Rust проект, где остался минимум связанного с C-кодом, что открывает перспективы для последующего перевода на безопасный Rust без использования unsafe. Несмотря на текущий статус — версия 0.0.1 выходит с предупреждением о существующих багах и возможных крашах — проект представляет собой интересный и глубокий опыт в переносе сложных системных утилит из одного языка в другой.
Появление tmux-rs открывает новые возможности для пользователей и разработчиков, стремящихся использовать преимущества Rust в сфере системного программирования и расширять границы доступных для миграции программных проектов. Этот проект доказывает, что даже одно из самых сложных приложений с устоявшейся кодовой базой можно перенести на современный язык, сохранив функциональность и улучшив перспективы дальнейшего развития. Таким образом, tmux-rs — это не просто перенос tmux, но и символ перехода к более безопасным, надежным и удобным инструментам в мире системного софта. Его изучение и развитие стоит внимания как тех, кто интересуется Rust, так и экспертов, работающих с терминалами и системной консолью.
