บทนำ

หมายเหตุ: หนังสือฉบับนี้เหมือนกับ The Rust Programming Language ที่จำหน่ายในรูปแบบหนังสือเล่มและ ebook โดย No Starch Press

ยินดีต้อนรับสู่ The Rust Programming Language หนังสือแนะนำเกี่ยวกับ Rust ภาษา Rust ช่วยให้คุณเขียน software ที่เร็วและน่าเชื่อถือขึ้น โดยปกติแล้วการ ออกแบบภาษาโปรแกรมมักต้องเลือกระหว่าง ergonomics ระดับสูง กับการควบคุมระดับต่ำ — Rust ท้าทายความขัดแย้งนี้ ด้วยการสร้างสมดุลระหว่างความสามารถทางเทคนิคที่ทรง พลัง กับประสบการณ์ที่ดีของนักพัฒนา Rust จึงเปิดทางให้คุณควบคุมรายละเอียดระดับ ต่ำ (เช่น การใช้หน่วยความจำ) ได้ โดยไม่ต้องเจอความยุ่งยากที่มักมาคู่กับการ ควบคุมแบบนั้น

Rust เหมาะกับใคร

Rust เหมาะกับคนหลายกลุ่มด้วยเหตุผลที่หลากหลาย ลองดูกลุ่มสำคัญ ๆ กัน

ทีมนักพัฒนา

Rust พิสูจน์ตัวเองแล้วว่าเป็นเครื่องมือที่ productive สำหรับการทำงานร่วมกัน ในทีมขนาดใหญ่ที่สมาชิกมีความรู้เรื่อง systems programming ในระดับที่แตกต่างกัน โค้ดระดับต่ำมักมี bug แบบ subtle ซึ่งในภาษาอื่น ๆ ส่วนใหญ่จะจับได้ก็ต่อเมื่อ ผ่านการเทสอย่างละเอียดและการ review code อย่างระมัดระวังโดยนักพัฒนาที่มี ประสบการณ์เท่านั้น สำหรับ Rust compiler จะทำหน้าที่เป็นด่านตรวจ โดยปฏิเสธที่ จะ compile โค้ดที่มี bug ที่ตามจับยากเหล่านี้ รวมถึง bug เรื่อง concurrency ด้วย เมื่อทำงานเคียงข้างกับ compiler ทีมก็สามารถใช้เวลาไปกับ logic ของ โปรแกรมแทนที่จะมาตามไล่ล่า bug

Rust ยังนำเครื่องมือพัฒนาสมัยใหม่มาสู่โลกของ systems programming ด้วย

• Cargo ซึ่งเป็น dependency manager และ build tool ที่มาให้ในตัว ช่วยให้การ เพิ่ม compile และจัดการ dependency เป็นเรื่องง่ายและสอดคล้องกันใน ecosystem ของ Rust
• rustfmt เครื่องมือจัด format ทำให้สไตล์การเขียนโค้ดสอดคล้องกันระหว่างนัก พัฒนา
• Rust Language Server ขับเคลื่อนการ integrate กับ integrated development environment (IDE) สำหรับการ complete code และแสดง error message inline

ด้วยการใช้เครื่องมือเหล่านี้และอื่น ๆ ใน ecosystem ของ Rust นักพัฒนาก็สามารถ ทำงาน systems-level ได้อย่าง productive

นักเรียน นักศึกษา

Rust เหมาะกับนักเรียน นักศึกษา และคนที่สนใจเรียนรู้แนวคิดเกี่ยวกับ systems หลายคนใช้ Rust เรียนรู้หัวข้อต่าง ๆ เช่นการพัฒนา operating system community เป็นมิตรและยินดีตอบคำถามของนักศึกษา ผ่านความพยายามต่าง ๆ รวมถึงหนังสือเล่มนี้ ทีม Rust ต้องการทำให้แนวคิดเรื่อง systems เข้าถึงได้กับคนจำนวนมากขึ้น โดยเฉพาะคนที่เพิ่งเริ่มเขียนโปรแกรม

บริษัท

บริษัทหลายร้อยแห่ง ทั้งใหญ่และเล็ก ใช้ Rust ใน production สำหรับงานหลากหลาย ตั้งแต่เครื่องมือ command line, web service, DevOps tooling, อุปกรณ์ embedded, การวิเคราะห์และ transcode เสียงและวิดีโอ, cryptocurrency, bioinformatics, search engine, แอปพลิเคชัน Internet of Things, machine learning ไปจนถึงส่วน สำคัญ ๆ ของ web browser Firefox

นักพัฒนา Open Source

Rust เหมาะกับคนที่อยากร่วมสร้างภาษา Rust, community, เครื่องมือพัฒนา และ library เรายินดีให้คุณมา contribute กับภาษา Rust

คนที่ให้คุณค่ากับความเร็วและความเสถียร

Rust เหมาะกับคนที่ต้องการความเร็วและความเสถียรในภาษา คำว่า “ความเร็ว” หมาย ถึงทั้งความเร็วที่โค้ด Rust รันได้ และความเร็วที่ Rust ช่วยให้คุณเขียน โปรแกรมได้ การตรวจสอบของ compiler รับประกันความเสถียรเมื่อมีการเพิ่มฟีเจอร์ และ refactor ตรงข้ามกับ legacy code ที่เปราะบางในภาษาที่ไม่มีการตรวจสอบเหล่า นี้ ซึ่งนักพัฒนามักไม่กล้าแก้ ด้วยการมุ่งสู่ zero-cost abstraction — ฟีเจอร์ ระดับสูงที่ compile ออกมาเป็นโค้ดระดับต่ำที่เร็วเทียบเท่ากับโค้ดที่เขียนเอง — Rust พยายามทำให้โค้ดที่ปลอดภัยเป็นโค้ดที่เร็วด้วยเช่นกัน

ภาษา Rust หวังจะรองรับผู้ใช้กลุ่มอื่น ๆ อีกมาก กลุ่มที่กล่าวมานี้เป็นเพียง stakeholder กลุ่มใหญ่ ๆ เท่านั้น โดยรวมแล้ว ความใฝ่ฝันที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ Rust คือการขจัดการต้องเลือกระหว่างสิ่งต่าง ๆ ที่โปรแกรมเมอร์ยอมรับมาเป็น ทศวรรษ ด้วยการมอบทั้งความปลอดภัย และ productivity, ทั้งความเร็ว และ ergonomics ลอง Rust ดู แล้วดูว่าตัวเลือกของมันเหมาะกับคุณหรือไม่

หนังสือเล่มนี้เหมาะกับใคร

หนังสือเล่มนี้ตั้งสมมติฐานว่าคุณเคยเขียนโค้ดด้วยภาษาโปรแกรมอื่นมาก่อน แต่ไม่ได้ ตั้งสมมติฐานว่าคุณเขียนภาษาไหน เราพยายามทำให้เนื้อหาเข้าถึงได้สำหรับคนจาก หลากหลายพื้นเพการเขียนโปรแกรม เราไม่ได้ใช้เวลามากกับการพูดว่าการเขียนโปรแกรม คือ อะไร หรือควรคิดเกี่ยวกับมันยังไง ถ้าคุณยังใหม่ต่อการเขียนโปรแกรมโดยสิ้น เชิง คงจะดีกว่าถ้าอ่านหนังสือที่แนะนำการเขียนโปรแกรมโดยเฉพาะ

วิธีอ่านหนังสือเล่มนี้

โดยทั่วไป หนังสือเล่มนี้ตั้งสมมติฐานว่าคุณจะอ่านตามลำดับจากต้นไปท้าย บทหลัง ๆ สร้างขึ้นบนแนวคิดของบทก่อน ๆ และบทแรก ๆ อาจไม่ลงรายละเอียดเรื่องใดเรื่องหนึ่ง แต่จะกลับมาทบทวนหัวข้อนั้นในบทหลัง

ในหนังสือเล่มนี้คุณจะพบบทอยู่สองแบบ: บทแนวคิด (concept chapter) และบทโปรเจกต์ (project chapter) ในบทแนวคิด คุณจะเรียนแง่มุมต่าง ๆ ของ Rust ในบทโปรเจกต์ เรา จะมาเขียนโปรแกรมเล็ก ๆ ร่วมกัน โดยนำสิ่งที่เรียนมาไปประยุกต์ใช้ บทที่ 2, 12 และ 21 เป็นบทโปรเจกต์ ส่วนที่เหลือเป็นบทแนวคิด

บทที่ 1 อธิบายวิธีติดตั้ง Rust วิธีเขียนโปรแกรม “Hello, world!” และวิธี ใช้ Cargo ซึ่งเป็น package manager และ build tool ของ Rust บทที่ 2 เป็น การแนะนำการเขียนโปรแกรมใน Rust แบบลงมือทำ โดยให้คุณสร้างเกมทายตัวเลข ในบทนี้ เราจะกล่าวถึงแนวคิดต่าง ๆ ในระดับ high-level และบทหลัง ๆ จะให้รายละเอียดเพิ่ม เติม ถ้าคุณอยากลงมือทำเลย บทที่ 2 คือที่สำหรับคุณ ถ้าคุณเป็นคนเรียนแบบละเอียด ที่ชอบเรียนรู้ทุกรายละเอียดก่อนไปต่อ คุณอาจจะข้ามบทที่ 2 ไป บทที่ 3 ซึ่ง ครอบคลุมฟีเจอร์ของ Rust ที่คล้ายกับภาษาโปรแกรมอื่น ๆ แล้วค่อยกลับมาที่บทที่ 2 ตอนที่อยากทำโปรเจกต์เพื่อประยุกต์รายละเอียดที่ได้เรียนมา

ใน บทที่ 4 คุณจะได้เรียนเรื่องระบบ ownership ของ Rust บทที่ 5 พูดถึง struct และเมธอด บทที่ 6 ครอบคลุม enum, match expression และโครงสร้าง control flow แบบ if let และ let...else คุณจะใช้ struct และ enum สร้าง type ของตัวเอง

ใน บทที่ 7 คุณจะได้เรียนเรื่องระบบ module ของ Rust และ privacy rule สำหรับจัดระเบียบโค้ดและ application programming interface (API) สาธารณะของ มัน บทที่ 8 พูดถึงโครงสร้างข้อมูล collection ที่ใช้บ่อย ๆ ที่ standard library มีให้: vector, string และ hash map บทที่ 9 สำรวจปรัชญาและเทคนิค การจัดการ error ของ Rust

บทที่ 10 เจาะลึก generic, trait และ lifetime ซึ่งให้พลังคุณในการกำหนด โค้ดที่ใช้กับ type หลายแบบ บทที่ 11 เรื่องการเทสทั้งหมด ซึ่งแม้จะมีการ รับประกันความปลอดภัยของ Rust ก็ยังจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่า logic ของโปรแกรม ถูกต้อง ใน บทที่ 12 เราจะสร้าง implementation ของฟีเจอร์ย่อย ๆ บางส่วน ของเครื่องมือ command line ชื่อ grep ซึ่งใช้ค้นหาข้อความในไฟล์ ในบทนี้เรา จะใช้แนวคิดหลายอย่างที่พูดถึงในบทก่อน ๆ

บทที่ 13 สำรวจ closure และ iterator: ฟีเจอร์ของ Rust ที่มาจากภาษา โปรแกรมแบบ functional ใน บทที่ 14 เราจะดู Cargo ในเชิงลึกขึ้น และพูดถึง best practice ในการแชร์ library ของคุณกับคนอื่น บทที่ 15 พูดถึง smart pointer ที่ standard library มีให้ และ trait ที่ทำให้ฟังก์ชันเหล่านั้นทำงาน ได้

ใน บทที่ 16 เราจะเดินผ่าน model ต่าง ๆ ของ concurrent programming และ พูดถึงวิธีที่ Rust ช่วยให้คุณเขียนโปรแกรมแบบหลาย thread อย่างไร้ความกลัว ใน บทที่ 17 เราจะต่อยอดจากนั้น โดยสำรวจ syntax async/await ของ Rust พร้อม ทั้ง task, future, stream และ model ของ concurrency แบบ lightweight ที่ มันเอื้อให้

บทที่ 18 ดูว่าสำนวนของ Rust เทียบกับหลักการของ object-oriented programming ที่คุณอาจคุ้นเคยอย่างไร บทที่ 19 คือ reference เรื่อง pattern และ pattern matching ซึ่งเป็นวิธีที่ทรงพลังในการแสดงไอเดียตลอด โปรแกรม Rust บทที่ 20 ประกอบด้วยหัวข้อขั้นสูงที่น่าสนใจหลายหัวข้อ รวม ถึง unsafe Rust, macro และรายละเอียดเพิ่มเติมเรื่อง lifetime, trait, type, function และ closure

ใน บทที่ 21 เราจะทำโปรเจกต์ให้เสร็จ โดย implement web server แบบ multithreaded ระดับต่ำ!

สุดท้าย ภาคผนวกบางส่วนมีข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับภาษาในรูปแบบที่คล้าย reference มากกว่า ภาคผนวก A ครอบคลุม keyword ของ Rust, ภาคผนวก B ครอบคลุม operator และสัญลักษณ์ของ Rust, ภาคผนวก C ครอบคลุม derivable trait ที่ standard library มีให้, ภาคผนวก D ครอบคลุมเครื่องมือพัฒนาที่ มีประโยชน์ และ ภาคผนวก E อธิบาย edition ของ Rust ใน ภาคผนวก F คุณ จะพบรายชื่อฉบับแปลของหนังสือ และใน ภาคผนวก G เราจะพูดถึงวิธีพัฒนา Rust และ nightly Rust คืออะไร

ไม่มีวิธีอ่านหนังสือเล่มนี้ที่ผิด ถ้าอยากกระโดดไปข้างหน้าก็เชิญ! คุณอาจต้อง กระโดดกลับมาบทแรก ๆ ถ้าเกิดความสับสน แต่ทำอะไรก็ตามที่ใช้ได้กับคุณ

ส่วนสำคัญของการเรียน Rust คือการเรียนรู้ที่จะอ่าน error message ที่ compiler แสดง — message พวกนี้จะนำทางคุณไปสู่โค้ดที่ทำงานได้ ดังนั้นเราจะให้ตัวอย่าง หลายตัวที่ compile ไม่ผ่าน พร้อม error message ที่ compiler จะแสดงในแต่ละ สถานการณ์ พึงรู้ว่าถ้าคุณป้อนและรันตัวอย่างแบบสุ่ม มันอาจ compile ไม่ผ่าน! อย่าลืมอ่านข้อความรอบ ๆ เพื่อดูว่าตัวอย่างที่กำลังจะรันนั้นตั้งใจให้ error หรือไม่ ในกรณีส่วนใหญ่ เราจะนำคุณไปสู่ version ที่ถูกต้องของโค้ดที่ compile ไม่ผ่าน Ferris จะช่วยให้คุณแยกแยะโค้ดที่ไม่ได้ตั้งใจให้ทำงาน:

Ferris	ความหมาย
	โค้ดนี้ compile ไม่ผ่าน!
	โค้ดนี้ panic!
	โค้ดนี้ไม่ได้ให้พฤติกรรมตามที่ต้องการ

ในกรณีส่วนใหญ่ เราจะนำคุณไปสู่ version ที่ถูกต้องของโค้ดที่ compile ไม่ผ่าน

Source Code

ไฟล์ source ที่ใช้ generate หนังสือเล่มนี้ดูได้ที่ GitHub