مقدمه

توجه: این نسخه از کتاب همان The Rust Programming Language است که به صورت چاپی و الکترونیکی از No Starch Press در دسترس است.

به زبان برنامه‌نویسی راست خوش آمدید، یک کتاب مقدماتی درباره راست. زبان برنامه‌نویسی راست به شما کمک می‌کند نرم‌افزاری سریع‌تر و قابل‌اعتمادتر بنویسید. در طراحی زبان‌های برنامه‌نویسی، راحتی در سطح بالا و کنترل در سطح پایین اغلب در تضاد هستند؛ راست این تناقض را به چالش می‌کشد. با ایجاد تعادل بین توانایی‌های فنی قدرتمند و تجربه عالی برنامه‌نویسی، راست به شما این امکان را می‌دهد که جزئیات سطح پایین (مانند استفاده از حافظه) را بدون دردسرهای سنتی مرتبط با چنین کنترلی مدیریت کنید.

راست برای چه کسانی است

راست برای افراد مختلف با دلایل متنوع ایده‌آل است. بیایید به برخی از مهم‌ترین گروه‌ها نگاهی بیندازیم.

تیم‌های برنامه‌نویسی

راست ابزاری اثبات شده برای همکاری میان تیم‌های بزرگ برنامه‌نویسان با سطوح مختلف دانش برنامه‌نویسی سیستم است. کد سطح پایین مستعد اشکالات ظریف متعددی است که در بیشتر زبان‌های دیگر تنها از طریق تست گسترده و بازبینی دقیق کد توسط برنامه‌نویسان با تجربه قابل شناسایی هستند. در راست، کامپایلر نقش نگهبان را ایفا می‌کند و از کامپایل کردن کدهایی با این اشکالات گریزان، از جمله اشکالات همروندی، جلوگیری می‌کند. با کار کردن در کنار کامپایلر، تیم می‌تواند زمان خود را بر روی منطق برنامه به جای رفع اشکالات صرف کند.

راست همچنین ابزارهای مدرن برنامه‌نویسی را به دنیای برنامه‌نویسی سیستم‌ها می‌آورد:

• Cargo، مدیر وابستگی و ابزار ساخت، اضافه کردن، کامپایل کردن، و مدیریت وابستگی‌ها را در سراسر اکوسیستم راست ساده و یکپارچه می‌کند.
• ابزار قالب‌بندی Rustfmt، یک سبک کدنویسی ثابت را در بین برنامه‌نویسان تضمین می‌کند.
• rust-analyzer یکپارچگی محیط توسعه یکپارچه (IDE) را برای تکمیل کد و پیام‌های خطای درون‌خطی فراهم می‌کند.

با استفاده از این ابزارها و دیگر ابزارهای اکوسیستم راست، برنامه‌نویسان می‌توانند در هنگام نوشتن کد سطح سیستم‌ها بهره‌ور باشند.

دانشجویان

راست برای دانشجویان و کسانی است که به یادگیری مفاهیم سیستم‌ها علاقه‌مند هستند. بسیاری از افراد با استفاده از راست موضوعاتی مانند توسعه سیستم‌عامل را آموخته‌اند. جامعه راست بسیار پذیرنده است و با خوشحالی به سوالات دانشجویان پاسخ می‌دهد. از طریق تلاش‌هایی مانند این کتاب، تیم‌های راست می‌خواهند مفاهیم سیستم‌ها را برای افراد بیشتری، به ویژه کسانی که تازه وارد برنامه‌نویسی هستند، قابل دسترس‌تر کنند.

شرکت‌ها

صدها شرکت، بزرگ و کوچک، از راست در تولید برای وظایف متنوعی استفاده می‌کنند، از جمله ابزارهای خط فرمان، خدمات وب، ابزارهای DevOps، دستگاه‌های تعبیه‌شده، تحلیل و رمزگذاری صدا و تصویر، ارزهای دیجیتال، زیست‌اطلاعات، موتورهای جستجو، برنامه‌های اینترنت اشیاء، یادگیری ماشین و حتی بخش‌های اصلی مرورگر وب فایرفاکس.

توسعه‌دهندگان متن‌باز

راست برای کسانی است که می‌خواهند زبان برنامه‌نویسی راست، جامعه، ابزارهای توسعه‌دهنده و کتابخانه‌ها را بسازند. ما دوست داریم شما در توسعه زبان راست مشارکت کنید.

افرادی که سرعت و پایداری را ارزشمند می‌دانند

Rust برای کسانی است که به‌دنبال سرعت و پایداری در یک زبان برنامه‌نویسی هستند. منظور از سرعت، هم سرعت اجرای کدهای Rust و هم سرعت توسعه برنامه با استفاده از Rust است. بررسی‌های کامپایلر Rust پایداری را حتی هنگام افزودن ویژگی‌های جدید یا بازسازی کد (refactoring) تضمین می‌کنند. این در تضاد با کدهای قدیمی و شکننده در زبان‌هایی است که چنین بررسی‌هایی ندارند و توسعه‌دهندگان اغلب از تغییر آن‌ها واهمه دارند. Rust با تمرکز بر مفهوم انتزاع‌های بدون‌هزینه (zero-cost abstractions)— یعنی ویژگی‌های سطح بالا که پس از کامپایل به کدی در سطح پایین و سریع مانند کد دستی تبدیل می‌شوند—تلاش می‌کند تا کد امن، کدی سریع نیز باشد.

زبان راست امیدوار است از بسیاری از کاربران دیگر نیز پشتیبانی کند؛ افرادی که در اینجا ذکر شدند تنها برخی از بزرگ‌ترین ذینفعان هستند. در کل، بزرگ‌ترین جاه‌طلبی راست این است که با ارائه ایمنی و بهره‌وری، سرعت و راحتی، مصالحه‌هایی که برنامه‌نویسان دهه‌ها پذیرفته‌اند را حذف کند. راست را امتحان کنید و ببینید آیا انتخاب‌های آن برای شما مناسب است یا خیر.

این کتاب برای چه کسانی است

این کتاب فرض می‌کند که شما قبلاً در یک زبان برنامه‌نویسی دیگر کدنویسی کرده‌اید اما هیچ فرضی در مورد اینکه کدام زبان است، ندارد. ما سعی کرده‌ایم مطالب را به گونه‌ای ارائه دهیم که برای افراد با زمینه‌های برنامه‌نویسی متنوع قابل دسترسی باشد. ما زمان زیادی را صرف صحبت درباره اینکه برنامه‌نویسی چیست یا چگونه باید به آن فکر کنید، نمی‌کنیم. اگر کاملاً تازه‌وارد برنامه‌نویسی هستید، بهتر است کتابی را بخوانید که به طور خاص مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی ارائه می‌دهد.

نحوه استفاده از این کتاب

به طور کلی، این کتاب فرض می‌کند که شما آن را به ترتیب از ابتدا تا انتها می‌خوانید. فصل‌های بعدی بر مفاهیم فصل‌های قبلی بنا شده‌اند و فصل‌های اولیه ممکن است به جزئیات خاصی وارد نشوند اما در فصول بعدی به آن موضوعات بازمی‌گردند.

در این کتاب، دو نوع فصل وجود دارد: فصل‌های مفهومی و فصل‌های پروژه‌ای. در فصل‌های مفهومی، درباره یک جنبه از راست یاد خواهید گرفت. در فصل‌های پروژه‌ای، برنامه‌های کوچکی را با هم می‌سازیم و آنچه را که تاکنون آموخته‌اید به کار می‌گیریم. فصل‌های ۲، ۱۲ و ۲۱ فصل‌های پروژه‌ای هستند؛ بقیه فصل‌ها مفهومی هستند.

فصل ۱ نحوه نصب راست، نوشتن یک برنامه “سلام دنیا!” و استفاده از Cargo، مدیر بسته و ابزار ساخت راست را توضیح می‌دهد. فصل ۲ مقدمه‌ای عملی برای نوشتن برنامه‌ای در راست است و شما را به ساخت یک بازی حدس عدد می‌برد. در اینجا مفاهیم را به طور کلی پوشش می‌دهیم و جزئیات بیشتری را در فصول بعدی ارائه خواهیم کرد. اگر می‌خواهید بلافاصله کار عملی انجام دهید، فصل ۲ مناسب شماست. فصل ۳ ویژگی‌های راست را که مشابه ویژگی‌های سایر زبان‌های برنامه‌نویسی است پوشش می‌دهد و در فصل ۴ درباره سیستم مالکیت راست یاد خواهید گرفت. اگر شما یک یادگیرنده دقیق هستید که ترجیح می‌دهید قبل از ادامه، همه جزئیات را بیاموزید، ممکن است بخواهید فصل ۲ را رد کنید و مستقیماً به فصل ۳ بروید و پس از یادگیری جزئیات به فصل ۲ بازگردید تا روی پروژه‌ای کار کنید.

فصل ۵ به ساختارها (structs) و متدها می‌پردازد و فصل ۶ شامل enumerations (enums)، عبارات match و سازه کنترلی if let است. از ساختارها و enum‌ها برای ایجاد انواع سفارشی در راست استفاده خواهید کرد.

در فصل ۷، درباره سیستم ماژول راست و قوانین حریم خصوصی برای سازمان‌دهی کد و رابط برنامه‌نویسی عمومی (API) آن یاد خواهید گرفت. فصل ۸ به بررسی برخی از ساختارهای داده مجموعه رایج که کتابخانه استاندارد ارائه می‌دهد، مانند vectors، strings و hash maps می‌پردازد. فصل ۹ فلسفه و تکنیک‌های مدیریت خطا در راست را بررسی می‌کند.

فصل ۱۰ به مفاهیم جنریک‌ها، traits و lifetimes می‌پردازد که به شما این قدرت را می‌دهد تا کدی بنویسید که به انواع مختلف اعمال شود. فصل ۱۱ کاملاً درباره تست است که حتی با تضمین‌های ایمنی راست، برای اطمینان از درستی منطق برنامه شما ضروری است. در فصل ۱۲، پیاده‌سازی بخشی از ابزار خط فرمان grep که متن را در فایل‌ها جستجو می‌کند، خواهیم ساخت. برای این کار، از بسیاری از مفاهیمی که در فصل‌های قبلی مورد بحث قرار گرفتند استفاده خواهیم کرد.

فصل ۱۳ به بررسی closures و iterators می‌پردازد: ویژگی‌هایی از راست که از زبان‌های برنامه‌نویسی تابعی آمده‌اند. در فصل ۱۴، Cargo را به طور عمیق‌تری بررسی خواهیم کرد و درباره بهترین روش‌ها برای اشتراک‌گذاری کتابخانه‌های خود با دیگران صحبت خواهیم کرد. فصل ۱۵ اشاره‌گر (Pointer)های هوشمند (smart pointers) ارائه‌شده توسط کتابخانه استاندارد و traitsی که قابلیت‌های آن‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد بررسی می‌کند.

در فصل ۱۶، با مدل‌های مختلف برنامه‌نویسی همروند (concurrent) آشنا خواهیم شد و درباره‌ی اینکه چگونه Rust به شما کمک می‌کند تا بدون ترس در چند thread برنامه‌نویسی کنید صحبت می‌کنیم. در فصل ۱۷، بر پایه‌ی آن مفاهیم، نگارش async و await را در Rust بررسی می‌کنیم و همچنین به سراغ taskها، futureها، و streamها می‌رویم که مدل همروندی سبک‌وزن را فراهم می‌کنند.

فصل ۱۸ به مقایسه‌ی شیوه‌های رایج در Rust با اصول برنامه‌نویسی شی‌گرا می‌پردازد که ممکن است پیش‌تر با آن‌ها آشنا باشید. فصل ۱۹ مرجعی است برای الگوها (patterns) و pattern matching، که راهکارهایی قدرتمند برای بیان مفاهیم در سراسر برنامه‌های Rust هستند. فصل ۲۰ مجموعه‌ای متنوع از موضوعات پیشرفته را در بر می‌گیرد، از جمله Rust ناایمن (unsafe)، ماکروها، و مباحث بیشتری درباره‌ی lifetimeها، traitها، نوع‌ها، تابع‌ها و closureها.

در فصل ۲۱، پروژه‌ای را تکمیل می‌کنیم که در آن یک سرور وب چندرشته‌ای سطح پایین پیاده‌سازی خواهیم کرد!

در نهایت، برخی ضمیمه‌ها شامل اطلاعات مفیدی درباره‌ی زبان Rust هستند که به‌صورت مرجع‌گونه ارائه شده‌اند. ضمیمه‌ی الف به کلمات کلیدی Rust می‌پردازد، ضمیمه‌ی ب عملگرها و نمادهای Rust را پوشش می‌دهد، ضمیمه‌ی ج traitهای قابل‌مشتق موجود در کتابخانه‌ی استاندارد را بررسی می‌کند، ضمیمه‌ی د به برخی ابزارهای مفید توسعه می‌پردازد، و ضمیمه‌ی ه نگارش‌های مختلف Rust را توضیح می‌دهد. در ضمیمه‌ی و می‌توانید ترجمه‌های این کتاب را بیابید، و در ضمیمه‌ی ی با روند توسعه‌ی Rust و مفهوم Rust شبانه (nightly) آشنا خواهید شد.

هیچ روش نادرستی برای خواندن این کتاب وجود ندارد: اگر می‌خواهید به جلو بروید، این کار را انجام دهید! ممکن است مجبور شوید به فصل‌های قبلی بازگردید اگر با سردرگمی روبه‌رو شدید. اما هرچه برای شما مناسب است انجام دهید.

بخش مهمی از فرآیند یادگیری راست، یادگیری نحوه خواندن پیام‌های خطای کامپایلر است: این پیام‌ها شما را به سمت کدی که کار می‌کند هدایت می‌کنند. به همین دلیل، مثال‌های زیادی را ارائه می‌دهیم که کامپایل نمی‌شوند، همراه با پیام خطایی که کامپایلر در هر وضعیت نمایش می‌دهد. بدانید که اگر یک مثال تصادفی را وارد کنید و اجرا کنید، ممکن است کامپایل نشود! مطمئن شوید که متن اطراف را بخوانید تا ببینید آیا مثالی که می‌خواهید اجرا کنید قرار است خطا بدهد یا خیر. Ferris همچنین به شما کمک می‌کند کدی که قرار نیست کار کند را تشخیص دهید:

Ferris	معنی
	این کد کامپایل نمی‌شود!
	این کد وحشت می‌کند!
	این کد رفتار مورد انتظار را تولید نمی‌کند.

در بیشتر موارد، شما را به نسخه صحیح هر کدی که کامپایل نمی‌شود هدایت خواهیم کرد.

کد منبع

فایل‌های منبعی که این کتاب از آن‌ها تولید می‌شود را می‌توانید در GitHub پیدا کنید.