尝试以语法对照表格形式学习新语言：c,rust
以语法对照表格形式学习新语言，以rust为例。
关于rust的个人看法：
- 能否替代c？部分场景可以，长远看并不会。如果c再扩一些关键字，类似cpp的吸星大法式扩充，rust并不具备优势。
- 解决了c的内存管理问题？部分解决。所有权概念是将c中内存管理模式加了约束，并在编译期做了检查。
- 关于语言的生态位，个人感觉rust很难替代c的生态位。rust似乎是科研人员对c等语言进行研究后，加入了一些新的，实际上已有的概念。往往是编程实践中的范式，做了语言层面的语法支持。类似openmp扩展。
- 语言本质上逃不脱图灵机的定义，在最小实现基础上，为了方便、安全、开发效率等，加了编程范式的语法支持。
- c、cpp语言已经做得够好，设计哲学也是效率至上，安全问题交给开发者负责。rust引入的所有权概念，在c、cpp中实际也可以用编程范式(智能指针)实现。
- AI时代是否会出现最合适AI+人合作的语言？如果有，大概率会在c语言基础上扩展概念和范式。毕竟c的数据基础更好。个人倾向于认为rust有点过设计了。cpp过于复杂，也过设计了。个人感觉未来AI更适合使用以c为基础的语言，适当扩展一些概念。
| c | rust | |
|---|---|---|
| 链接 | https://www.runoob.com/cprogramming/c-tutorial.html | https://www.runoob.com/rust/rust-tutorial.html |
| https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-tutorial.html | https://kaisery.github.io/trpl-zh-cn/title-page.html | |
| 标准库 | stdio.h … https://www.runoob.com/cprogramming/c-standard-library.html | https://doc.rust-lang.org/stable/std/all.html |
| 在线工具 | https://www.runoob.com/try/runcode.php?filename=helloworld&type=c | https://play.rust-lang.org/?version=stable&mode=debug&edition=2021 |
| rust编译器依赖于c编译器 | ||
| 语言类型 | 面向过程 | 多范式：面向对象、函数式和并发编程 |
| 注释 | // or /* */ | // or /* */ |
| 行结尾 | ; | ; |
| 路径分隔符 | / or \ | :: |
| 代码块 | {} | {} |
| 函数体表达式 | 无 | {} |
| 大小写 | 区分 | 同c |
| 标识符 | 以字母 A-Z 或 a-z 或下划线 _ 开始，后跟零个或多个字母、下划线和数字（0-9）。 | 同c |
| 关键字 | https://www.runoob.com/cprogramming/c-basic-syntax.html | https://github.com/rust-lang/book/blob/main/src/appendix-01-keywords.md |
| keys | auto,break,case,char,const,continue,default,do,double, | as,async,await,break,const,continue,crate,dyn,else,enum,extern, |
| else,enum,extern,float,for,goto,if,int,long,register,return,short, | false,fn,for,if,impl,in,let,loop,match,mod,move,mut,pub,ref,return, | |
| signed,sizeof,static,struct,switch,typedef,unsigned,union,void,volatile,while | Self,self,static,struct,super,trait,true,type,union,unsafe,use,where,while, | |
| c99 keys | _Bool,_Complex,_Imaginary,inline,restrict | abstract,become,box,do,final,macro,override,priv,try,typeof,unsized,virtual,yield, |
| c11 keys | _Alignas,_Alignof,_Atomic,_Generic,_Noreturn,_Static_assert,_Thread_local | |
| 数据类型 | char,unsigned char,signed char ,int,unsigned int,short,unsigned short,long,unsigned long | i8,u8,i16,u16,i32,u32,i64,u64,i128,u128,isize,usize |
| float,double,long double | f32,f64,f128 | |
| _Bool | bool | |
| void | 无。空元组 () “unit type” | |
| unicode | 无 | char(4byte)建议utf8 |
| 字符串 | char str[] = “RUNOOB”; | let str = String::from(“RUNOOB”); let string = String::new(); let one = 1.to_string(); |
| 字符串切片 | 自行实现 | let part1 = &str[0…5];//类似string_view |
| 非字符串切片 | 自行实现 | let part = &arr[0…3]; |
| 变量 | int i=0; | let i:i32 = 0; |
| 变量声明 | extern int i; | extern { static i: i32;} |
| 重影（Shadowing） | 无 | let x = 5; let x = x + 1; |
| 左值 | 指向内存位置的表达式 | 同c |
| 右值 | 存储在内存中某些地址的数值 | 同c |
| 常量 | long myLong = 100000L;float myFloat = 3.14f;char myChar = ‘a’;char myString[] = “Hello, world!”; | const MY_LONG: i64 = 100000; const MY_STRING: &str = “Hello, world!”; … |
| #define PI 3.14159 | const PI: f64 = 3.14159; | |
| const int MAX_VALUE = 100; | const MAX_VALUE:u32 = 100; | |
| 存储类型 | auto,register,static,extern | static,extern |
| 所有权 | 无 | 每个值都有一个变量，称为其所有者。一次只能有一个所有者。当所有者不在程序运行范围时，该值将被删除。 |
| 生命周期 | {}代码块内 | 同c |
| 静态生命周期 | static | &'static |
| 生命周期注释 | 无 | 描述引用生命周期。声明两个引用的生命周期一致。fn longer<'a>(s1: &'a str, s2: &'a str) -> &'a str{…} |
| 移动（Move） | 无 | let s1 = String::from(“hello”);let s2 = s1; println!(“{}, world!”, s1); // 错误！s1 已经失效 |
| 克隆（Clone） | 无 | let s1 = String::from(“hello”);let s2 = s1.clone(); println!(“{}, world!”, s1); |
| 算术运算符 | + -*/% ++ – | + -*/% |
| 关系运算符 | == != > < >= <= | 同c |
| 逻辑运算符 | && || ! | 同c |
| 位运算符 | & | ^ ~ << >> | 同c |
| 赋值运算符 | = += -= *= /= %= &= |= ^= <<= >>= | 同c |
| 三元运算符 | (a > 0)? 1:-1 | if (a > 0) { 1 } else { -1 } |
| sizeof运算符 | sizeof() | use std::mem; std::mem::size_of(…) |
| 引用和解引用运算符 | & * | & * |
| 区间运算符 | 无 | … …= |
| 运算符优先级 | https://www.runoob.com/cprogramming/c-operators.html | |
| 用()改变求值顺序 | 同c | |
| 判断/条件语句 | if(…){…}else{…} | if(…){…}else{…} 可以不要()，仅支持bool判断 |
| switch分支判断 | switch(…){case …:break;case …:break;default:…;} | 无，用match替代 |
| if let | 无，用if替代 | if let 0 = i {println!(“zero”);}else{…} |
| 循环 | for(;; ){} while(){} do{}while(); | while(){} for i in a.iter(){…} loop{… break; …} |
| break,continue | break,continue | |
| goto | 无 | |
| 函数定义 | int max(int x, int y) {…} | fn max(x: i32, y: i32)->i32 {…} |
| 函数嵌套 | 无 | fn main() { fn five() -> i32 {5}} |
| 函数调用 | int ret = max(a, b); | let ret: i32 = max(a, b); |
| 参数作用域 | 全局变量,局部变量,形式参数为局部变量 | 同c。多了借用（borrowing）和可变借用（mutable borrowing）概念 |
| 可变参数 | … 具体示例见printf实现 | 无 |
| 数组 | int i_array[] = {1, 2, 3, 4, 5}; | let mut i_array: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5]; |
| 向量 | 无。用数组替代 | let vector: Vec = Vec::new(); let vector = vec![1, 2, 4, 8];外加大量的方法。 |
| 数组下标 | >=0 | 同c |
| 数组访问 | i_array[i] | i_array[i] |
| 多维数组 | int i_a2[3][3]; | let mut i_a2: [[i32; 3]; 3] = [[0; 3]; 3]; |
| 动态数组 | 通过指针和malloc实现 | let mut dynamic_array: Vec< i32 > = Vec::new(); |
| map | 无。自行实现。 | use std::collections::HashMap; |
| 指针 | int *p=NULL; | 无 |
| 引用 | 无 | let s1 = String::from(“hello”);let s2 = &s1; |
| 可变引用 | 无 | let mut s1 = String::from(“run”);let s2 = &mut s1; |
| 垂悬引用 | 无 | 编译期识别，eg:fn dangle() -> &String { let s = String::from(“hello”); &s} |
| 地址 | 取地址方式&t | 同c |
| 函数指针 | typedef int (*fun_ptr)(int,int); | let func_ptr: fn(i32,i32) -> i32; |
| 枚举 | enum DAY{ MON=1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN}; | enum Book {Papery, Electronic} enum Book { Papery(u32), Electronic(String),} |
| 枚举赋值 | 无 | enum Book {Papery { index: u32 },Electronic { url: String },} let book = Book::Papery{index: 1001}; |
| match | 无，类似switch | match book {Book::Papery { index } => { println!(“Papery book {}”, index); }, Book::Electronic { url } => { println!(“E-book {}”, url); }} |
| NULL | NULL==0 | 无 |
| Option枚举 | 无 | 替代NULL。enum Option< T > {Some(T), None,} |
| let opt: Option<&str> = Option::None;match opt {Option::Some(something) => { println!(“{}”, something);}, Option::None => { println!(“opt is nothing”); }} | ||
| 结构体 | struct SIMPLE{ int a; char b; double c;}; | struct SIMPLE{ a:i32; b:i8; c:f64;} |
| 复合类型/元组 | 无 | let tup: (i32, f64, u8) = (500, 6.4, 1);let (x, y, z) = tup; |
| 元组结构体 | 无 | struct Color(u8, u8, u8);let black = Color(0, 0, 0); |
| 单元结构体 | 无 | struct UnitStruct;//无成员 |
| 结构体成员访问 | . 或 -> | 只用. 没有-> |
| 结构体方法 | 无 | struct Rectangle { width: u32, height: u32,} impl Rectangle { fn area(&self) -> u32 {self.width * self.height}} |
| 结构体关联函数 | 无 | impl Rectangle { fn create(width: u32, height: u32) -> Rectangle { Rectangle { width, height } }} //impl 可以写多次 |
| 输出结构体 | 无 | println!(“rect1 is {:?}”, rect1);//属性较多的话可以使用另一个占位符 {:#?} |
| 共用体 | union Data{ int i; float f; char str[20];}; | enum Data { Integer(i32), Float(f32), String([char; 20]),} |
| 共用体成员访问 | 同结构体 | match … |
| 位域 | struct bs{ int a:8; int b:2; int c:6;}; | #[repr©] #[derive(Debug)] struct BitStruct { a: u8, b: u8, c: u8,} |
| 位域成员访问 | 同结构体 | 同c |
| 别名 | typedef unsigned char BYTE; | type BYTE = u8; |
| 程序入口 | int main( int argc, char *argv[] ) | fn main(){let args = std::env::args();println!(“{:?}”, args);} |
| 输入 | int scanf(const char *format, …) 函数从标准输入流 stdin 读取输入 | stdin().read_line(&mut str_buf).expect(“Failed to read line.”); |
| 输出 | int printf(const char *format, …) 函数把输出写入到标准输出流 stdout | println!(“Your input line is \n{}”, str_buf); |
| 文件读写 | FILE *fopen( const char *filename, const char *mode ); int fclose( FILE *fp );int fputs( const char *s, FILE *fp );char *fgets( char *buf, int n, FILE *fp );fread(…)fwrite(…)… | use std::fs; let text = fs::read_to_string(“D:\text.txt”).unwrap(); let mut file = fs::File::open(“D:\text.txt”).unwrap(); file.read(&mut buffer).unwrap();fs::write(…) … |
| 文件打开权限设置 | const char *mode | let mut file = OpenOptions::new().read(true).write(true).open(“D:\text.txt”)?; |
| 预处理 | #define #include #undef #ifdef #ifndef #if #else #elif #endif | 无，用宏替代 |
| #error | compile_error! | |
| #pragma | #[allow()] 和 #[warn()] 等 | |
| 预定义宏 | __DATE__ __TIME__ __FILE__ __LINE__ __STDC__ | 无。运行时有部分对应。 |
| 预处理器运算符 | \ # ## | 无 |
| 宏带参数 | #define square(x) ((x) * (x)) | macro_rules! square { (KaTeX parse error: Expected '}', got 'EOF' at end of input: x:expr) => { (x) * ($x) };} |
| 头文件 | #include <stdio.h> #include “my_head.h” | use std::io::stdin; |
| 类型转换 | int i=3;double d = (double)i; | let d: f64 = i as f64; |
| 错误处理 | extern int errno ;fprintf(stderr, “错误号: %d\n”, errno); perror(“通过 perror 输出错误”); fprintf(stderr, “错误号对应的描述: %s\n”, strerror( errno )); | 可恢复错误用 Result<T, E> 类来处理，对于不可恢复错误使用 panic! 宏来处理。支持回溯。 |
| 回溯 | 非自带 | 支持。run with RUST_BACKTRACE=1 environment variable to display a backtrace. |
| Result<T, E> | 用int自行实现 | enum Result<T, E> { Ok(T), Err(E),} 在 Rust 标准库中可能产生异常的函数的返回值都是 Result 类型的。 |
| ?符号 | 无 | ? 符仅用于返回值类型为 Result<T, E> 的函数 |
| unwrap,expect | 无 | 可恢复错误按不可恢复错误处理 |
| 除0 | 异常，崩溃 | 线程 panic，异常，崩溃 |
| 程序退出状态 | exit(EXIT_SUCCESS); 0为正常状态。EXIT_FAILURE==-1 | process::exit(0); |
| 递归 | 一般通过递归函数实现 | 同c |
| 内存管理 | malloc free | 通过所有权和智能指针（如 Box< T>、Rc< T> 和 Arc< T>） |
| 命令行参数 | int main( int argc, char *argv[] ) | fn main()无，通过let args: Vec< String> = env::args().collect();获得 |
| 随机数 | srand(time(0)) rand() | use rand::Rng; rand::rngs::StdRng::seed_from_u64(seed);rng.gen(); |
| 排序 | void qsort(void *b, size_t n, size_t s, compar_fn cmp); | sort() |
| 查找 | void *bsearch (const void *__key, const void *__base, size_t __nmemb, size_t __size, __compar_fn_t __compar); | binary_search(t) |
| 组织管理 | .h.c.lib.dll … | 箱（Crate）、包（Package）、模块（Module） |
| 访问权 | 无 | 公共（public）和私有（private），默认私有，eg: pub mod government { pub fn govern() {} } |
| 模块（Module） | 无，有点像cpp的namespace | mod nation {mod government {fn govern() {}} mod congress {fn legislate() {}} mod court {fn judicial() {}}} |
| 模块自描述 | 无 | pub fn message() -> String { String::from(“This is the 2nd module.”)}// second_module.rs文件头 |
| 路径 | 无 | 绝对路径从 crate 关键字开始描述。相对路径从 self 或 super 关键字或一个标识符开始描述。 |
| use | 无 | use crate::nation::government::govern as nation_govern; |
| 泛型函数 | _Generic | fn max< T >(array: &[T]) -> T {…} |
| 泛型结构 | 无 | struct Point< T > {x: T, y: T} |
| 特性(trait) | 无 | trait Descriptive { fn describe(&self) -> String;} impl < 特性名 > for < 所实现的类型名 > |
| 接口(Interface) | 无。通过一组函数指针实现。 | trait类似，但可以定义默认实现 |
| 继承 | 无。通过派生类包含基类成员实现 | 同c |
| 多态 | 无。通过函数指针实现。 | 通过特性（trait）实现 |
| 并发(concurrent) | 自行解决 | 安全高效的处理并发是 Rust 诞生的目的之一。编译期解决部分问题。 |
| 并行(parallel) | thread | openmp |
| 线程(thread) | 系统库 | use std::thread;thread::spawn(…); |
| 闭包 | 无，函数指针 | |arg1, arg2, …| -> T {…} |
| Lambda | 无，函数指针 | 无，闭包 |
| 实现消息 | 无 | 通道（channel）=发送者（transmitter）+接收者（receiver）。use std::sync::mpsc;let (tx, rx) = mpsc::channel(); |
| 代码例子 | https://www.runoob.com/cprogramming/c-examples.html | |