Side-by-Side Language Deep Dive

Python 與 Rust：安全、速度與系統的未來

比較 Python 和 Rust。了解 Rust 的借用檢查器、記憶體安全保證、零成本抽像以及 Python 如何利用 Rust 函式庫。

Python 和 Rust 在程式設計生態系統中扮演著截然相反的角色，但它們越來越多地一起使用。 Python 是快速腳本、進階編排和資料科學的終極工具，優先考慮開發速度。 Rust 是一種現代系統語言，旨在取代 C/C++，優先考慮執行速度、記憶體安全和執行緒安全。

Rust 由 Mozilla 的 Graydon Hoare 創建，並於 2015 年發布了 1.0 版本。由於其獨特的記憶體管理方法，它多年來一直在開發人員滿意度調查中名列前茅。與使用垃圾收集器的 Python 不同，Rust 使用在編譯時嚴格執行的所有權、借用和生命週期系統。

這種嚴格的編譯時檢查意味著 Rust 程式碼沒有垃圾收集暫停，速度快得令人難以置信，並且保證沒有記憶體損壞錯誤。然而，它也帶來了陡峭的學習曲線。有趣的是，Python 生態系統正在迅速採用 Rust 來加速瓶頸，Pydantic、Ruff 和 Polars 等函式庫在 Python API 背後用 Rust 重寫。

特性比較矩陣

Feature	Python	Other Language
記憶體安全模型	安全（運行時垃圾收集器）	安全性（編譯時藉用檢查器，零運行成本）
效能簡介	執行速度較慢，記憶體使用率較高	最大執行速度，最小記憶體開銷（C/C++ 相當）
數據並行	受GIL限制；線程安全操作很慢	無畏併發；編譯器完全防止數據競爭
學習曲線	非常低（平易近人，立竿見影）	高（需要了解生命週期、所有權和引用）

Syntax & Idiom Comparisons

01.語法比較：記憶體所有權和函數

Python 物件是垃圾收集的，因此可以在任何地方分配和修改它們，而不必擔心誰「擁有」它們。 Rust 要求變數有一個明確的所有者。將物件傳遞給函數可以移動所有權或透過引用（`&`）借用它。

以下程式碼示範了安全字串操作和所有權概念的並排比較。

Python 3運行 Python 程式碼 →

# Python copies or references strings automatically
text = "Hello Rust"

def greet(s: str):
    print(s)
    
greet(text)
print(text) # Still accessible, garbage collector manages it

rust

// Rust requires explicit borrowing to reuse variables
fn greet(s: &String) {
    println!("{}", s);
}

fn main() {
    let text = String::from("Hello Python");
    
    // Pass a reference (&text) instead of moving ownership
    greet(&text);
    
    // text is still valid here because we only borrowed it
    println!("{}", text);
}