[Go] Go 和 Rust 的比較

在最近幾年，Go 和 Rust 這兩個編譯式語言變得越來越熱門。它們各有擁護者，都被稱為現代的高效程式語言，並且在不同的應用領域都佔有一席之地。這篇文章會用簡單易懂的語言來比較這兩個語言，幫助你了解它們之間的差異，並幫助你決定哪個語言更適合你的需求。

1. 語言的設計理念

Go 語言的設計理念

Go 是由 Google 開發，主要目的是為了解決大型分散式系統的開發問題。它強調簡單、易學，並且提供強大的並發處理能力（goroutine 是一大特色）。Go 的語法非常簡單，程式碼可讀性很高，讓開發者能夠快速上手並高效開發。

Go 的一大優勢是編譯速度極快，而且內建垃圾回收（Garbage Collection），這使得開發者不需要擔心記憶體管理問題。Go 的併發模型是基於 CSP（Communicating Sequential Processes）的，這使得 Go 非常適合用來開發高併發的應用程式，比如後端服務、微服務架構等。

Rust 語言的設計理念

Rust 由 Mozilla 推出，主要目的是為了提供一個高效、同時具備系統層級語言特性的語言。Rust 非常注重記憶體安全，並且提供了不依賴垃圾回收的所有權系統（Ownership）。這意味著，Rust 在效能上可以媲美 C 和 C++，但卻能避免許多低階語言中常見的記憶體錯誤，比如空指針、野指針和數據競爭等問題。

Rust 尤其適合用在那些對效能和安全性要求極高的場景，比如嵌入式系統、遊戲開發或是操作系統核心等。Rust 雖然比較難學，但它的學習曲線隨著社群的壯大和工具鏈的改進，正在變得越來越友善。

2. 語法簡單度

Go：簡單易學

Go 語法可以用「極簡」來形容，設計者刻意減少了語言中的複雜特性，比如不支援類別繼承、泛型（Go 1.18 才加入泛型）、隱式轉型等等。這樣的設計是為了讓開發者更專注於問題本身，而不是被語法困住。比如 Go 中不會出現傳統的 try-catch，而是透過返回錯誤值的方式來處理錯誤。

範例：

package main

import "fmt"

func main() {
    fmt.Println("Hello, Go!")
}

這個程式只用幾行就可以完成基本輸出，對新手相當友好。

Rust：強大但複雜

Rust 的語法比 Go 複雜得多，因為它允許開發者更細緻地控制記憶體。Rust 的所有權系統需要一點時間適應，尤其是「借用檢查器」這個概念可能會讓剛入門的人感到困惑。不過，一旦掌握了這套系統，你就能夠寫出效能極高且安全的程式。

範例：

fn main() {
    println!("Hello, Rust!");
}

表面上看起來這段程式和 Go 差不多，但當涉及到變數的借用（borrowing）、所有權轉移（ownership）等概念時，Rust 的複雜度會顯現出來。

3. 記憶體管理

Go：垃圾回收

Go 內建垃圾回收機制，這意味著開發者不需要手動管理記憶體，這樣可以讓程式開發變得更簡單。Go 的垃圾回收機制會在後台自動釋放不再使用的記憶體，這樣可以避免記憶體洩漏的問題，但同時也可能帶來性能上的開銷。

Rust：所有權系統

Rust 則是完全依賴所有權系統進行記憶體管理，這使得它不需要垃圾回收。Rust 編譯器會在編譯階段檢查所有的變數所有權，確保沒有資源被重複釋放或未釋放。這樣的記憶體管理方式能夠在不犧牲效能的情況下確保程式的安全性。

舉例來說，在 Rust 中，每個變數只能有一個所有者，當這個變數超出作用域時，記憶體會被自動釋放。

4. 併發處理

Go：天然支援併發

Go 的併發模型非常簡單直觀，它使用 goroutine 來進行併發操作，並且透過 channel 來實現不同 goroutine 之間的溝通。goroutine 是一種非常輕量級的併發單位，數千個 goroutine 可能只佔用少量記憶體。Go 的併發模式基於 CSP（Communicating Sequential Processes），這讓開發者可以更輕鬆地撰寫併發程式碼。

範例：

go func() {
    fmt.Println("Hello from Goroutine!")
}()

只需加上一個 go 關鍵字，就可以輕鬆啟動一個 goroutine。

Rust：強大的併發模型

Rust 也支援併發處理，但它的設計理念是「安全的併發」。Rust 透過所有權系統和編譯器的檢查，確保你在進行多執行緒操作時不會發生資料競爭。Rust 使用 thread 來處理併發，並提供了 async/await 來簡化非同步操作。

範例：

use std::thread;

thread::spawn(|| {
    println!("Hello from Rust thread!");
}).join().unwrap();

Rust 的併發模型比 Go 複雜一些，但也提供了更高的安全性。

5. 生態系統和工具鏈

Go：成熟的生態和快速編譯

Go 擁有一個非常成熟且龐大的生態系統，特別是在後端服務和雲端應用領域。它的標準庫提供了強大的網路、文件處理和同步功能，並且編譯速度非常快。Go 也有一個強大的工具鏈，像是 go fmt 可以自動格式化程式碼，go test 用於測試，還有 go mod 用來管理模組。

Rust：快速增長的生態

Rust 的生態系統雖然相對年輕，但增長速度驚人。Cargo 是 Rust 的包管理工具，它不僅可以輕鬆管理依賴，還能夠自動執行測試、編譯和文檔生成等功能。Rust 的工具鏈非常強大，但它的編譯速度相對 Go 慢一些，這是由於 Rust 的所有權檢查等特性所導致的。

6. 適用場景

• Go：適合快速開發分散式系統、雲端服務、微服務和後端API。它的快速編譯和簡單的併發模型讓它成為後端開發的利器。
• Rust：適合高效能要求的應用程式，比如系統層級開發、遊戲引擎、嵌入式系統和安全性要求高的程式。Rust 提供的記憶體安全和高效能使它成為這些領域的理想選擇。

結論

Go 和 Rust 各有千秋，Go 以其簡單、快速和併發處理能力著稱，適合需要快速開發、維護簡單的專案；Rust 則強調效能和安全性，非常適合需要進行細緻記憶體管理的高效能應用程式。最終選擇哪個語言，取決於你開發專案的需求。如果你要開發雲端應用、微服務，Go 可能是更好的選擇；如果你需要開發效能要求高且安全性關鍵的程式，Rust 是不二之選。