PROGRAMOWANIE W JĘZYKU RUST WYDAJNOŚĆ I BEZPIECZEŃSTWO BLANDY J. ORENDORFF J. Księgarnia

Programowanie w języku Rust

Wydajność i bezpieczeństwo

Programowanie systemowe zwykle nie interesuje twórców aplikacji. Niemniej warunkiem jej poprawnego działania jest właśnie kod systemowy. Programowanie systemowe zapewnia między innymi działanie systemu operacyjnego, sterowników, systemu plików, kodeków, a także zarządzanie pamięcią czy obsługę sieci. Jako że dotyczy wykorzystania zasobów, każdy szczegół, każdy bajt pamięci operacyjnej i każdy cykl procesora ma znaczenie. Rust - wyjątkowe narzędzie, cenione za szybkość, współbieżność i bezpieczeństwo - sprawi, że tworzenie kodu systemowego będzie łatwiejsze. Jednak tym, którzy dotychczas używali C#, Javy czy Pythona, język ten może się wydawać dość trudny do zrozumienia.

Ta książka jest znakomitym wprowadzeniem do języka Rust, pozwala też rozeznać się w zasadach programowania systemowego. Pokazuje, w jaki sposób zapewnić w kodzie bezpieczeństwo pamięci i wątków oraz sprawić, aby program był wykonywany szybko i bez błędów. Poszczególne zagadnienia zostały przedstawione jasno i przystępnie, a prezentowane koncepcje - zilustrowane licznymi przykładami kodu. Nie zabrakło również wskazówek ułatwiających bezproblemowe tworzenie wydajnego i bezpiecznego kodu. Książka jest przeznaczona przede wszystkim dla programistów systemowych, jednak przyda się także twórcom aplikacji, którym pozwoli zrozumieć zasady rządzące językiem Rust, a w efekcie tworzyć lepszy i łatwiejszy w utrzymaniu kod.

W tej książce między innymi:

solidne wprowadzenie do języka Rust
podstawowe typy danych, własności i referencje
obsługa błędów w języku Rust
obsługa wejścia-wyjścia, makra i współbieżność
obsługa niebezpiecznego kodu

Wstęp 15

1. Dlaczego Rust? 19

Bezpieczeństwo typów 21

2. Pierwsze spotkanie z Rustem 25

Pobranie i instalacja Rusta 25
Prosta funkcja 28
Pisanie i uruchamianie testów 29
Obsługa argumentów wiersza poleceń 30
Prosty serwer web 34
Programowanie współbieżne 41
Czym jest zbiór Mandelbrota? 42
Parsowanie argumentów wiersza poleceń 46
Odwzorowanie pikseli na liczby zespolone 48
Rysowanie zbioru 50
Zapis obrazu do pliku 51
Program Mandelbrota działający współbieżnie 53
Uruchomienie programu 57
Przezroczyste bezpieczeństwo 57

3. Typy proste 59

Typy maszynowe 62
Typy całkowite 62
Typy zmiennoprzecinkowe 65
Typ logiczny 67
Typ znakowy 67
Krotki 69
Typy wskaźnikowe 71
Referencje 71
Pudełka 72
Wskaźniki niechronione 72
Tablice, wektory i podzbiory 72
Tablice 73
Wektory 74
Dodawanie pojedynczych elementów do wektora 77
Podzbiory 77
Typ String 79
Literały łańcuchowe 79
Łańcuchy bajtów 80
Łańcuchy znaków w pamięci 80
Typ String 82
Podstawowe cechy typu String 83
Inne typy znakowe 83
Co dalej? 84

4. Reguła własności 85

Reguła własności 87
Przeniesienie własności 91
Więcej operacji związanych z przeniesieniem własności 96
Przeniesienie własności a przepływ sterowania 97
Przeniesienie własności a struktury indeksowane 98
Typy kopiowalne 100
Rc i Arc: własność współdzielona 103

5. Referencje 107

Referencje jako wartości 111
Referencje Rusta kontra referencje C++ 111
Referencje a operacja przypisania 112
Referencje do referencji 112
Porównywanie referencji 113
Referencje nigdy nie są puste 114
Referencje do wyrażeń 114
Referencje do podzbiorów i zestawów metod 115
Bezpieczeństwo referencji 115
Referencja do zmiennej lokalnej 115
Parametry w postaci referencji 118
Referencje jako argumenty 120
Referencja jako wartość zwracana 121
Struktura zawierająca referencje 122
Odrębny cykl życia 124
Pomijanie parametrów cyklu życia 125
Referencje współdzielone kontra mutowalne 127
Walka ze sztormem na morzu obiektów 134

6. Wyrażenia 137

Język wyrażeń 137
Bloki kodu i średniki 138
Deklaracje 140
if i match 141
if let 143
Pętle 144
Wyrażenie return 146
Analiza przepływu sterowania 146
Wywołania funkcji i metod 148
Pola i elementy 149
Operatory referencji 150
Operatory arytmetyczne, bitowe, porównania i logiczne 150
Przypisanie 151
Rzutowanie typów 152
Domknięcia 153
Priorytety operatorów 153
Co dalej? 156

7. Obsługa błędów 157

Błąd panic 157
Odwinięcie stosu 158
Przerywanie procesu 159
Typ Result 160
Przechwytywanie błędów 160
Alias typu Result 161
Wyświetlanie informacji o błędach 162
Propagacja błędów 163
Jednoczesna obsługa błędów różnych typów 164
Błędy, które nie powinny się zdarzyć 166
Ignorowanie błędów 167
Obsługa błędów w funkcji main() 167
Definiowanie własnego typu błędu 168
Co daje nam typ Result? 169

8. Paczki i moduły 171

Paczki 171
Profile budowania 174
Moduły 174
Umieszczanie modułów w oddzielnych plikach 175
Ścieżki i importy 177
Standardowe preludium 179
Podstawowe składniki modułów 179
Zmiana programu w bibliotekę 181
Katalog src/bin 183
Atrybuty 184
Testy i dokumentacja 186
Testy integracyjne 188
Dokumentacja 189
Doc-testy 191
Definiowanie zależności 193
Wersje 194
Cargo.lock 195
Publikowanie paczek na stronie crates.io 196
Obszary robocze 198
Więcej fajnych rzeczy 199

9. Struktury 201

Struktury z polami nazywanymi 201
Struktury z polami numerowanymi 204
Struktury puste 204
Reprezentacja struktur w pamięci 205
Definiowanie metod w bloku impl 206
Struktury generyczne 209
Struktury z parametrem cyklu życia 210
Dziedziczenie standardowych zestawów metod 211
Zmienność wewnętrzna 212

10. Typy wyliczeniowe i wzorce 217

Typy wyliczeniowe 218
Typy wyliczeniowe zawierające dane 220
Typ wyliczeniowy w pamięci 221
Większe struktury danych stosujące typy wyliczeniowe 222
Generyczne typy wyliczeniowe 223
Wzorce 226
Literały, zmienne i symbole wieloznaczne 228
Wzorce w postaci krotki lub struktury 230
Wzorce z referencjami 231
Dopasowanie do wielu wartości 233
Warunki dodatkowe 234
Wzorce @ 235
Gdzie używamy wzorców 235
Wypełnianie drzewa binarnego 236
Podsumowanie 238

11. Zestawy metod (interfejsy) i typy generyczne 239

Stosowanie zestawów metod 241
Obiekt implementujący zestaw metod 242
Struktura obiektu implementującego 243
Funkcje generyczne 244
Na co się zdecydować? 247
Definiowanie i implementacja zestawów metod 249
Metody domyślne 250
Implementacja zestawów metod dla istniejących już typów 251
Zestaw metod a słowo kluczowe Self 252
Rozszerzanie zestawu metod (dziedziczenie) 254
Metody statyczne 254
W pełni kwalifikowana nazwa metody 255
Zestawy metod definiujące relacje między typami 257
Typy powiązane 257
Generyczny zestaw metod (czyli jak działa przeciążanie operatorów) 260
Zaprzyjaźnione zestawy metod (czyli jak działa generator liczb pseudolosowych) 261
Inżynieria wsteczna ograniczeń 263
Wnioski 266

12. Przeciążanie operatorów 267

Operatory arytmetyczne i bitowe 268
Operatory jednoargumentowe 270
Operatory dwuargumentowe 271
Operatory przypisania złożonego 272
Test równości 273
Porównania szeregujące 276
Interfejsy Index i IndexMut 278
Inne operatory 281

13. Interfejsy narzędziowe 283

Drop 284
Sized 287
Clone 289
Copy 290
Deref i DerefMut 291
Default 294
AsRef i AsMut 296
Borrow i BorrowMut 297
From i Into 299
ToOwned 301
Borrow i ToOwned w działaniu 302

14. Domknięcia 305

Przechwytywanie zmiennych 306
Domknięcia, które pożyczają wartość 307
Domknięcia, które przejmują własność 308
Typy funkcji i domknięć 309
Domknięcia a wydajność 311
Domknięcia a bezpieczeństwo 313
Domknięcia, które zabijają 313
FnOnce 314
FnMut 315
Funkcje zwrotne 317
Skuteczne korzystanie z domknięć 320

15. Iteratory 323

Iterator i IntoIterator 324
Tworzenie iteratorów 326
Metody iter i iter_mut 326
Implementacje interfejsu IntoIterator 326
Metoda drain 328
Inne źródła iteratorów 329
Adaptery 330
map i filter 330
filter_map i flat_map 333
scan 335
take i take_while 335
skip i skip_while 336
peekable 337
fuse 338
Iteratory obustronne i rev 339
inspect 340
chain 341
enumerate 341
zip 342
by_ref 342
cloned 344
cycle 344
Konsumowanie iteratorów 345
Proste agregaty: count, sum i product 345
max i min 345
max_by i min_by 346
max_by_key i min_by_key 346
Porównywanie sekwencji elementów 347
any i all 348
position, rposition oraz ExactSizeIterator 348
fold 349
nth 349
last 350
find 350
Tworzenie kolekcji: collect i FromIterator 350
Zestaw metod Extend 352
partition 353
Implementacja własnych iteratorów 354

16. Kolekcje 359

Przegląd kolekcji 360
Vec 361
Dostęp do elementów 362
Iteracja 363
Zwiększanie i zmniejszanie wielkości wektora 364
Łączenie 367
Podział 367
Zamiana 369
Sortowanie i wyszukiwanie 370
Porównywanie podzbiorów 371
Elementy losowe 372
Reguły zapobiegające konfliktom w czasie iteracji 372
VecDeque 373
LinkedList 375
BinaryHeap 376
HashMapi BTreeMap 377
Entry 380
Iterowanie map 381
HashSeti BTreeSet 382
Iteracja zbioru 383
Kiedy równe wartości są różne 383
Operacje dotyczące całego zbioru 383
Haszowanie 385
Niestandardowe algorytmy haszujące 386
Kolekcje standardowe i co dalej? 387

17. Tekst i łańcuchy znaków 389

Podstawy Unicode 389
ASCII, Latin-1 i Unicode 390
UTF-8 390
Kierunek tekstu 392
Znaki (typ char) 392
Klasyfikacja znaków 392
Obsługa cyfr 393
Zmiana wielkości liter 394
Konwersja znaku do i z liczby całkowitej 394
Typy String i str 395
Tworzenie łańcuchów znaków 396
Prosta inspekcja 396
Dołączanie i wstawianie tekstu 397
Usuwanie tekstu 398
Konwencje nazewnicze dotyczące wyszukiwania i iterowania 399
Wyszukiwanie tekstu i wzorce 399
Wyszukiwanie i zamiana 400
Iterowanie tekstu 401
Obcinanie 403
Zmiana wielkości liter w łańcuchach 403
Konwersja tekstu do wartości innego typu 404
Konwersja wartości innego typu do tekstu 404
Tworzenie referencji innego typu 405
Tekst jako UTF-8 406
Tworzenie tekstu na podstawie danych UTF-8 406
Alokacja warunkowa 407
Łańcuchy znaków jako kolekcje generyczne 409
Formatowanie wartości 410
Formatowanie tekstu 411
Formatowanie liczb 412
Formatowanie innych typów 414
Formatowanie wartości z myślą o debugowaniu 415
Formatowanie i debugowanie wskaźników 416
Wiązanie argumentów za pomocą indeksu i nazwy 416
Dynamiczne definiowanie długości i precyzji 417
Formatowanie własnych typów 417
Użycie języka formatowania we własnym kodzie 419
Wyrażenia regularne 421
Podstawowe użycie wyrażeń regularnych 421
Wyrażenia regularne w trybie leniwym 422
Normalizacja 423
Rodzaje normalizacji 424
Biblioteka unicode-normalization 425

18. Operacje wejścia/wyjścia 427

Obiekty typu reader i writer 428
Obiekty typu reader 429
Buforowany obiekt typu reader 431
Przeglądanie tekstu 432
Pobieranie tekstu 434
Obiekty typu writer 435
Pliki 436
Wyszukiwanie 437
Inne rodzaje obiektów reader i writer 437
Dane binarne, kompresja i serializacja 439
Pliki i katalogi 440
OsStr i Path 440
Metody typów Path i PathBuf 442
Funkcje dostępu do systemu plików 443
Odczyt zawartości katalogu 444
Funkcje bezpośrednio związane z platformą 446
Obsługa sieci 447

19. Programowanie współbieżne 451

Podział i łączenie wątków 453
spawn i join 454
Obsługa błędów w różnych wątkach 456
Współdzielenie niemutowalnych danych przez różne wątki 457
Rayon 459
Zbiór Mandelbrota raz jeszcze 461
Kanały 463
Wysyłanie wartości 464
Odczyt wartości 467
Uruchomienie potoku 468
Cechy kanałów i ich wydajność 470
Bezpieczeństwo wątków: Send i Sync 472
Współpraca iteratora i kanału 474
Potoki i co dalej? 475
Stan współdzielony mutowalny 476
Czym jest muteks? 476
Mutex 478
mut i Mutex 480
Dlaczego Mutex to nie zawsze dobry pomysł? 480
Zakleszczenie (deadlock) 481
Zatruty muteks 482
Kanały z wieloma nadawcami stosujące muteksy 482
Blokady odczytu/zapisu (RwLock) 483
Zmienne warunkowe (Condvar) 485
Typy atomowe 485
Zmienne globalne 487
Rust i pisanie programów wielowątkowych 489

20. Makra 491

Podstawy 492
Rozwijanie makra 493
Niezamierzone skutki 495
Powtórzenia 496
Makra wbudowane 498
Debugowanie makr 499
Makro json! 500
Typy składników 501
Makra a rekurencja 504
Makra i zestawy metod 505
Zakres i higiena 507
Import i eksport makr 509
Unikanie błędów składniowych w procesie dopasowywania 511
macro_rules! i co dalej? 512

21. Kod niebezpieczny 513

Dlaczego niebezpieczny? 514
Bloki unsafe 515
Przykład: skuteczny typ łańcucha znaków ASCII 516
Funkcje unsafe 518
Kod niebezpieczny czy funkcja niebezpieczna? 520
Niezdefiniowane zachowanie 521
Zestawy metod unsafe 523
Wskaźniki niechronione 525
Bezpieczne tworzenie dereferencji wskaźników niechronionych 528
Przykład: RefWithFlag 529
Wskaźniki dopuszczające wartość pustą 531
Rozmiary i rozmieszczanie typów 531
Operacje arytmetyczne na wskaźnikach 532
Wchodzenie do pamięci i wychodzenie z pamięci 534
Przykład: GapBuffer 537
Bezpieczeństwo błędów paniki w kodzie niebezpiecznym 543
Funkcje obce: wywoływanie kodu C i C++ w środowisku Rusta 544
Wyszukiwanie wspólnych reprezentacji danych 544
Deklarowanie obcych funkcji i zmiennych 547
Korzystanie z funkcji i bibliotek 549
Interfejs niechroniony dla biblioteki libgit2 552
Interfejs bezpieczny dla biblioteki libgit2 558
Podsumowanie 568
Skorowidz 569

576 stron, oprawa miękka

Księgarnia nie działa. Nie odpowiadamy na pytania i nie realizujemy zamówien. Do odwolania !.