Was ist Rust? Der Aufstieg speichersicherer Sprachen

01Was ist die Programmiersprache Rust?

Die Programmiersprache Rust entstand aus einem Projekt bei Mozilla, die erste stabile Version erschien 2015. Heute wird sie unter dem Dach der unabhängigen Rust Foundation von einer großen Community weiterentwickelt. Anlaufstelle für die offizielle Dokumentation und die Installation ist die Website rust-lang.org.

Das Ziel der Sprache ist ehrgeizig: die Geschwindigkeit und Kontrolle niedrigerer Sprachen mit der Sicherheit höherer Sprachen zu verbinden. Traditionell musste man sich zwischen beidem entscheiden; Rust will beides bieten.

Rust wird in einem breiten Feld eingesetzt, von Kommandozeilenwerkzeugen über Netzwerkdienste und eingebettete Geräte bis zu WebAssembly-Modulen im Browser. Besonders überzeugt es dort, wo Sicherheit und Performance zugleich kritisch sind.

02Warum ist Speichersicherheit so wichtig?

In Sprachen wie C und C++ liegt die Speicherverwaltung weitgehend beim Entwickler. Über die Grenze eines Arrays hinaus zu schreiben, freigegebenen Speicher erneut zu verwenden oder denselben Speicher zweimal freizugeben, kann zum Absturz des Programms führen oder Angreifern die Ausführung von Code ermöglichen.

Dieses Problem ist nicht theoretisch. Microsoft und das Chromium-Team von Google haben öffentlich gemacht, dass rund 70 Prozent der schwerwiegenden Sicherheitslücken in ihren Produkten auf Speichersicherheit zurückgehen. Deshalb empfehlen viele Behörden und große Technologieunternehmen, bei neuen Projekten speichersichere Sprachen zu bevorzugen.

Sprachen wie Java, C#, Go und Python lösen das Problem weitgehend mit einem Garbage Collector. Der Preis ist zusätzlicher Aufwand zur Laufzeit und gelegentlich unvorhersehbare Pausen. Rust bietet dieselbe Sicherheit ohne Garbage Collector, schon zur Kompilierzeit.

03Wie funktionieren Ownership und Borrowing?

Die Sicherheit von Rust beruht auf drei Grundregeln. Anfangs wirken sie ungewohnt, doch sobald sie sitzen, fangen Sie viele Fehler ab, bevor der Code überhaupt läuft.

fn uzunluk(metin: &String) -> usize {
    metin.len()
}

fn main() {
    let selam = String::from("Merhaba");
    let n = uzunluk(&selam); // geliehen, das Eigentum bleibt bei uns
    println!("{} karakter: {}", n, selam);

    let tasindi = selam; // Eigentum wurde verschoben
    // println!("{}", selam); // Kompilierfehler: selam ist nun ungültig
    println!("{}", tasindi);
}

Ownership (Besitz)

Jeder Wert hat genau einen Besitzer. Verlässt der Besitzer den Gültigkeitsbereich, wird der Speicher automatisch freigegeben. Wird der Wert einer anderen Variablen zugewiesen, geht auch der Besitz über; die alte Variable ist dann nicht mehr nutzbar.

Borrowing (Ausleihen)

Um einen Wert zu verwenden, ohne den Besitz zu übertragen, nimmt man eine Referenz. Gleichzeitig kann es entweder mehrere schreibgeschützte Referenzen oder eine einzige veränderbare Referenz geben. Diese Regel verhindert zur Kompilierzeit Nebenläufigkeitsfehler, sogenannte Data Races.

Lebensdauern (Lifetimes)

Der Compiler prüft, dass die Daten, auf die eine Referenz zeigt, länger leben als die Referenz selbst. Damit verschwindet die Fehlerklasse der hängenden Zeiger (Dangling Pointer).

04Rust und C++ im Vergleich

Rust und C++ werden in ähnlichen Bereichen eingesetzt, und ihre Performance liegt meist auf demselben Niveau. Der eigentliche Unterschied ist, wer für die Sicherheit verantwortlich ist.

05Wo wird Rust eingesetzt?

Wie sich Rust-Code im Browser ausführen lässt, behandeln wir im Beitrag Was ist WebAssembly, und warum geringer Speicherbedarf und schneller Start wichtig sind, im Beitrag Was ist Serverless.

• Betriebssysteme: Der Linux-Kernel akzeptiert inzwischen in Rust geschriebene Treiber; auch in einigen Windows-Komponenten kommt Rust zum Einsatz.
• Browser: Mehrere Komponenten von Firefox sind in Rust geschrieben.
• Netzwerk- und Serversoftware: stark ausgelastete Dienste, Proxys und CDN-Infrastrukturen.
• Kommandozeilenwerkzeuge: schnelle Such-, Datei- und Paketverwaltungswerkzeuge.
• WebAssembly: Module, die im Browser nahezu mit nativer Geschwindigkeit laufen.
• Eingebettete Systeme: sichere Software auf Geräten mit begrenzten Ressourcen.
• Cloud und Serverless: Funktionen, die kurze Startzeiten und geringen Speicherverbrauch brauchen.

06Rust installieren und das erste Projekt

Das offizielle Installationswerkzeug für Rust ist rustup; es installiert Compiler, Paketmanager Cargo und die Standardbibliothek zusammen und folgt der aktuellen stabilen Version.

rustc --version
cargo --version
cargo new merhaba
cd merhaba
cargo run

macOS und Linux

Führen Sie den folgenden Befehl im Terminal aus und folgen Sie den Anweisungen. Schließen Sie das Terminal nach der Installation und öffnen Sie es neu.

curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh

Windows

Laden Sie auf der Installationsseite von rust-lang.org die Datei rustup-init.exe herunter und führen Sie sie aus. Die Installation fordert Sie gegebenenfalls auf, die Visual-Studio-C++-Buildtools zu installieren; ohne diese Werkzeuge schlägt der Linking-Schritt fehl.

07Sollten Sie Rust lernen?

Die meistdiskutierte Hürde bei Rust ist die Lernkurve. Der Compiler setzt strenge Regeln durch, und in den ersten Wochen begegnen Ihnen oft Fehlermeldungen. Die gute Nachricht: Diese Meldungen sind aussagekräftig und schlagen meist direkt die Lösung vor.

Wenn Sie in der Systemprogrammierung, bei performancekritischen Diensten, eingebetteter Software oder im Sicherheitsbereich arbeiten möchten, ist Rust eine starke Investition. Wollen Sie Websites oder Business-Anwendungen entwickeln, führt der Einstieg mit Sprachen wie JavaScript, PHP oder Python schneller zum Ergebnis; Rust können Sie später für leistungskritische Teile ergänzen.

Kämpfen Sie beim Lernen nicht gegen den Compiler, sondern sehen Sie ihn als Lehrer. Jede Fehlermeldung zeigt Ihnen vorab ein Problem, das später im Produktivbetrieb auftreten könnte. Auch die Foren der Community und die offizielle Dokumentation sind Einsteigern gegenüber sehr hilfsbereit.

• Offizielles Buch: The Rust Programming Language, kostenlos und online.
• Rust by Example: kurze, ausführbare Beispiele.
• Schreiben Sie ein kleines CLI-Tool: Ein einfaches Programm, das Dateien liest und Text verarbeitet, ist die beste Übung.

08Die Zukunft speichersicherer Sprachen

Sichere Programmiersprachen gelten heute nicht mehr nur als Vorliebe von Entwicklern, sondern als Teil der Sicherheitspolitik. Wer bei neu geschriebenen kritischen Komponenten eine speichersichere Sprache wählt, verhindert von vornherein einen erheblichen Teil der Schwachstellen, die später auftreten könnten.

Das heißt nicht, dass der gesamte C- und C++-Code neu geschrieben wird. Realistischer ist, dass neue Komponenten in sicheren Sprachen entstehen und mit bestehenden Systemen zusammenarbeiten. Dass Rust sich leicht an C anbinden lässt, macht diesen Übergang möglich.

Für Unternehmen lautet die Botschaft: Weniger wichtig ist, in welcher Sprache die genutzte Software geschrieben ist, entscheidend ist, wie Sicherheit in den Entwicklungsprozess eingebettet wird. Bei Aurora Yazılım wählen wir die Sprache in Projekten für Branchensoftware und Shopsysteme nach Bedarf und planen Sicherheit und Performance von Anfang an ein. Wie wir die Geschwindigkeit im Web messen und verbessern, haben wir auf unserer Seite zur Speed- und Performance-Optimierung beschrieben.