学习-程序君的Rust培训2

unravel2025
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Move和Copy

let a = 10;
let b = vec![1, 2, 3];
{
  let (x, y) = (a, b);
}
let c = a; // a是i32基本类型，在大括号里a会copy给x，产生新的副本。它仍然有所有权
let d = b; // b已经被move给y，所以这里不能使用b
  1. 没有实现Copy trait时，默认是Move。即所有权移动
  2. 基本类型以及由基本类型构成的复杂类型，编译器会自动实现Copy
  3. 实现Copy trait时，复制，传参与函数返回值时是按位拷贝，不会转移所有权

Drop的顺序

{
  let s1 = "Hello world".to_string();
  // 这里s1move到了vec中
  let arr = vec![Box::new(s1)];
  // 先drop vec，再drop box，最后drop s1
  // 这里的先后是指调用先后，最后调用的被最先清理掉内存
}

生命周期短的先drop，生命周期长的后drop

Sized与DST

  • Sized: 编译期 - 可以放在栈上

    • Rust 有 Sized trait 和 ?Sized trait bound
    • 所有的泛型结构默认 T: Sized

  • DST: 运行期 - 一般只能放在堆上(stack_dst)

    • trait object（生成VTable）
    • [T] / str
    • struct / tuple 包含 DST（如：Mutex）
    • 对于 DST，指针是 "fat pointer"

  • 问题：

    • Q1：指向 slice 的指针在堆还是栈上？
      • 指针本身在栈上，所指的实际数据一般在堆上
    • Q2：很多数据结构，如 Mutex 包含 DST，为什么它能放在栈上？

常用基本的trait

  • Debug/Default/Clone
  • Send/Sync/Unpin（一般自动实现了）
  • PartialEq/PartialOrd/Hash/Eq/Ord
  • Serialize/Deserialize (use feature flag)
  • Iterator
  • Deref<Target> / AsRef / From<T> / Into<T>

Rust中的test

  • unit test
    • 单元测试，它可以访问到所在crate的所有数据结构和API。无论是pub还是internal
  • doctest
    • 执行文档注释中的测试代码，保证注释文档代码的正确性。和unit test使用同样的运行方式：cargo test
  • integration test：见 tonic
    • 它和平常的crate没有差别，只能调用所需要测试的crate的公开API
  • fuzz：honggfuzz-rs（见 snow）
  • proptest：quickcheck 或 proptest （见：cellar）
  • benchmark：[benchmark] 现在还是 unstable，可以用 criterion（见：cellar）
    • 主要是测试函数或者API的性能。通过短时间调用N次API来测量

Future: Leaf / Non-leaf事件

  • Leaf：一般是运行时定义的内部事件（e.g. event）/ 外部事件（e.g. io）

    • tokio::time::Sleep
    • tokio::net::TcpStream

  • non-leaf：一般用 async 定义的 future

    • async move {}
let fut = async {
  let mut stream = TcpStream::connect("localhost:8000").await?;
  stream.write(b"hello world\n").await?;
}

程序中大部分是non-leaf事件，它大多时候依赖于Future在leaf事件上执行poll操作，从而让状态流转

Rust中的Pin trait

image.png

  1. 原来左边的b内存存储的是0x1002这个地址值，这个地址的内容是左边的a
  2. 经过swap交换之后，右边的b还是存储的0x1002这个地址值，但是这个地址里面的内容已经变成了原来右边a的内容
  3. 同理原来右边b的值，经过swap之后，现在指向了右边的a
  4. 这两个从而造成了一个环

网络协议栈

image.png

Rust对L3-L7都有不错的支持

中心化服务的一般设计

image.png 一般通过将该过程分为多个layer来分别处理

Rust对网络协议的支持

image.png

  1. tonic用于支持GRPC
  2. tracing用于日志和log，功能强大，API简单

介绍tonic：Rust 下 GRPC 服务

  • tower-service
  • 基于 prost，生成 ProstCodec
  • 为你的 grpc service 定义生成 Service trait
pub trait Service<Request> {
    type Response;
    type Error;

    type Future: Future<Output = Result<Self::Response, Self::Error>>;
    fn poll_ready(&mut self, cx: &mut Context<'_>) -> Poll<Result<(), Self::Error>>;
    fn call(&mut self, req: Request) -> Self::Future;
}

Rust TLS 支持

  • openssl
  • rustls (基于 ring)
  • tokio-tls-helper

Noise Protocol

  • TLS vs Noise protocol：动态协商 vs 静态协商

  • Noise_IKpsk2_25519_ChaChaPoly_BLAKE2s：

    • I：发起者的固定公钥未加密就直接发给应答者
    • K：应答者的公钥发起者预先就知道
    • psk2：把预设的密码（Pre-Shared-Key ）放在第 2 个握手包之后
    • ChaChaPoly：对称加密算法
    • BLAKE2s：哈希算法

  • 协议最少 0-RTT (x 或者 xpsk），之后就建立好加密通道，可以发送数据

接口

  • build：根据协议变量和固定私钥，初始化 HandshakeState
  • write(msg, buf): 根据当前的状态，撰写协议报文或者把用户传入的 buffer 加密
  • read(buf, msg)：根据当前的状态，读取用户传入的 buffer，处理握手状态机或者把用户传入的 buffer 解密
  • into_transport_mode：将 HandshakeState 转为 TransportState
  • rekey：在传输模式下，用户可以调用 rekey 来更新密钥

宏编程

声明宏

  • macro_rules! 使用它来声明
  • #[macro_use] / #[macro_export] 使用它来导入和使用

过程宏

  • 类函数宏（function-like macros）：println!(...)
  • 派生宏（derive macros）：#[derive(Debug)]
  • 标记宏（attribute macros）：#[tokio::main]

资料

【程序君的 Rust 培训（2）-哔哩哔哩】 b23.tv/2lwrfGP

代码链接 github.com/tyrchen/rus…

PPT链接 tyrchen.github.io/rust-traini…

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