石頭智能洗地機A10 Plus體驗：雙向自清潔治好了我的懶癌
一、前言和介紹專為家庭請假懶人而生的石頭科技在近日又帶來了自己的全新旗艦新品，石頭智能洗地機A10 Plus。從這個產(chǎn)品名上就不難看出，這次石頭推出的并不是常見的掃地機器
在我周圍的每個人都知道我是Python 的忠實粉絲。大約15年前，當(dāng)我對 Mathworks Matlab 感到厭倦時，我開始使用Python。雖然Matlab的理念看起來不錯，但在掌握了Python之后，我再也沒有回頭。我甚至成為了我所在大學(xué)的Python傳道者，"傳播這個詞"。
會編碼并不等于成為軟件開發(fā)者。當(dāng)我了解到強類型、SOLID原則和通用編程架構(gòu)等主題時，我也瞥見了其他編程語言以及它們?nèi)绾谓鉀Q問題。特別是Rust引起了我的興趣，因為我經(jīng)常看到基于Rust的Python包（例如Polars）。
為了對Rust有一個合適的介紹，我參加了官方的Rustlings課程，這是一個包含96個小型編碼問題的本地Git存儲庫。盡管這是相當(dāng)可行的，但Rust與Python非常不同。Rust編譯器是一個非常嚴格的家伙，不接受"也許"這個答案。以下是我認為Rust和Python之間的三個主要區(qū)別。
免責(zé)聲明：雖然我對Python相當(dāng)熟練，但我對其他語言了解有點生疏。我仍在學(xué)習(xí)Rust，可能對某些部分有誤解。
所有權(quán)和借用可能是Rust編程語言最基本的方面。它旨在確保內(nèi)存安全，而無需所謂的垃圾收集器。這是Rust的一個獨特概念，我尚未在其他語言中看到過。讓我們以一個例子開始，我們將值42分配給變量answer_of_life。Rust現(xiàn)在將在內(nèi)存中分配一些空間（這有點復(fù)雜，但現(xiàn)在我們簡化一下），并將"所有權(quán)"附加到這個變量上。重要的是要知道一次只能有一個所有者。一些操作會"轉(zhuǎn)移所有權(quán)"，使先前的變量引用無效。這通過防止諸如雙重釋放內(nèi)存、數(shù)據(jù)競爭和懸空引用等問題來確保內(nèi)存安全。
fn main() { let s1 = String::from("Hello, Rust!"); // Ownership of the String is transferred from s1 to s2 let s2 = s1; // This results in a compilation println!("s1: {}", s1);} // s2 goes out of scope and memory is freed一個在其他語言中也使用的術(shù)語是作用域。這可以被看作是代碼中的一個"生存區(qū)"。每當(dāng)代碼離開一個作用域時，所有具有所有權(quán)的變量都將被釋放。這在Python中是根本不同的事情。Python使用垃圾收集器，在沒有對其的引用時釋放變量。在Source 1的例子中，將所有權(quán)從變量s1轉(zhuǎn)移到s2，此后變量s1將無法使用。
對于Python用戶來說，所有權(quán)可能會令人困惑，因為在開始階段確實是一場真正的斗爭。在Source 1的例子中有點過于簡單了。Rust強制你考慮一個變量是在哪里創(chuàng)建的以及它應(yīng)該如何被轉(zhuǎn)移。例如，當(dāng)你將參數(shù)傳遞給函數(shù)時，所有權(quán)可以如Source 2中所示被轉(zhuǎn)移。
fn take_ownership(some_string: String) { // The ownership of the String is transferred to some_string println!("Got ownership: {}", some_string);} // some_string goes out of scope and the memory is freedfn main() { let my_string = String::from("Hello, ownership!"); // Ownership is transferred to the function and my_string is // no longer valid take_ownership(my_string); // This results in a compilation error as my_string is no // longer the owner of the String. println!("my_string: {}", my_string);} // my_string is no longer valid here, as it was moved to take_ownership僅僅轉(zhuǎn)移所有權(quán)可能很麻煩，對于某些用例甚至可能行不通，因此Rust提出了所謂的借用系統(tǒng)。與轉(zhuǎn)移所有權(quán)不同，變量同意借用該變量，而原始變量仍保持所有權(quán)。默認情況下，借用變量是不可變的，即只讀的，但通過添加mut關(guān)鍵字，借用甚至可以是可變的。在Source 3中，我展示了兩個不可變的借用和一個可變的借用的例子。當(dāng)函數(shù)超出范圍時，所有變量都將被刪除。
fn main() { // s is the owner of the mutable String let mut s = String::from("Hello, Rust!"); let r1 = &s; // Immutable borrow let r2 = &s; // Another immutable borrow println!("r1: {}, r2: {}", r1, r2); let r3 = &mut s; // Mutable borrow r3.push_str(", and Pythonista!"); // Modifying the borrowed value println!("r3: {}", r3);} // r1, r2, r3, and s go out of scope and memory is automagically freed生命周期是Rust中與借用和所有權(quán)相關(guān)的一個概念，它幫助編譯器強制規(guī)定引用可以有效存在多長時間的規(guī)則。你可能會遇到這樣一種情況，你創(chuàng)建了一個結(jié)構(gòu)或一個函數(shù)，它是使用兩個借用構(gòu)建的。這意味著現(xiàn)在函數(shù)或結(jié)構(gòu)的結(jié)果可能取決于先前的輸入。為了更明確地表示這一點，我們可以通過注釋生命周期來表達關(guān)系。在Source 4中查看一個例子。
struct Quote<'a> { part: &'a str,} // We annotated this Struct such that its lifetime is linked to partfn main() { let novel = String::from("Do or do not. There is not try."); // We split novel on the period but split returns borrows. // This means that if novel goes out of scope, so does first_sentence. let first_sentence = novel.split('.') .next().expect("No period detected!"); // We have annotated the lifetime to be dependent of part. // If first_sentence goes out of scope, so does quote. let quote = Quote { part: first_sentence, };} // All will be deallocated在Python中非常常見的一點在Rust中是不可能的：擁有一個值被設(shè)置為 None。這是一個刻意的設(shè)計選擇，符合Rust的安全性、可預(yù)測性和零成本抽象的目標(biāo)。安全性方面與Rust的所有權(quán)、借用和生命周期方面相似：防止引用指向未分配的內(nèi)存的可能性。通過不給予返回 None 的可能性，將導(dǎo)致更可預(yù)測性，因為它強迫開發(fā)者明確處理數(shù)字可能不存在的情況。由于內(nèi)存安全和可預(yù)測的行為，Rust可以在不犧牲性能的情況下實現(xiàn)其所有高級語言功能。
僅僅拒絕 None 會使 Rust 變得糟糕，因此，創(chuàng)建者提出了一個不錯的替代方案：枚舉 Option 和 Result。通過這些枚舉，我們可以明確表示值的存在或不存在。它還使錯誤處理變得非常優(yōu)雅。讓我們考慮 Source 5 中使用 Option 的一個示例。
fn divide(x: f64, y: f64) -> Option<f64> { if y == 0.0 { None } else { Some(x / y) }} fn main() { let result = divide(10.0, 2.0); match result { Some(value) => println!("Result: {}", value), None => println!("Cannot divide by zero!"), }}等一下！你不是說沒有 None 嗎？這也是我第一次被欺騙的地方，但在這里，None 是一個不帶參數(shù)的特殊枚舉結(jié)構(gòu)。同樣，Some 也是一個特殊的結(jié)構(gòu)，但它可以帶一個參數(shù)。我們的 divide() 函數(shù)返回這些可能的枚舉值之一，我們稍后可以檢查它是什么并采取相應(yīng)的操作。
沒有 None 并強制返回值使得 Rust 變得非常可預(yù)測。
主函數(shù)使用 match 結(jié)構(gòu)進行結(jié)果處理，這非常方便。這在某種程度上類似于其他語言中的 switch/case 構(gòu)造，除了 Python（見圖2中Guido的回應(yīng)）。match 檢查是枚舉 Some 還是枚舉 None，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。
Option 枚舉是用于可以返回值或不返回值的函數(shù)的特殊結(jié)構(gòu)。對于可以返回值或錯誤的函數(shù)，Rust 還有一個更明確的枚舉，稱為 Result。思想完全相同，主要區(qū)別在于 Option 有一個默認的“錯誤”值 None，而 Result 需要一個顯式的“錯誤”類型。在 Source 6 中，divide 函數(shù)使用 Result 重寫。
fn divide(x: f64, y: f64) -> Result<f64, &'static str> { if y == 0.0 { Err("Cannot divide by zero!") } else { Ok(x / y) }} fn main() { let result = divide(10.0, 0.0); match result { Ok(value) => println!("Result: {}", value), Err(err) => println!("Error: {}", err), }}Rust的開發(fā)者們看到match結(jié)構(gòu)有時可能有點繁瑣，因此添加了if let和while let運算符。這些運算符類似于match，但通過一些美味的糖分提供了一些不錯的語法糖。甚至還有一個非常酷的？運算符（此處未顯示），為美味的糖分添加了一顆櫻桃！
let mut values = vec![Some(1), Some(2), None, Some(3)];while let Some(value) = values.pop() { if let Some(inner_value) = value { println!("Popped: {}", inner_value); } else { println!("Found None"); }}使用Python時，我學(xué)會了使用Optional關(guān)鍵字為結(jié)果類型化，可以是值，也可以是None。但我不得不承認Rust非常巧妙地解決了這一部分。我可以想象Python社區(qū)也會朝著這種風(fēng)格發(fā)展，類似于強（更強）類型化的趨勢。
Python和Rust都可以用于兩種編程范式：函數(shù)式編程（FP）和面向?qū)ο缶幊蹋∣OP）。但是Rust在實現(xiàn)這些所謂的對象的方式上有所不同。在Python中，我們有一個典型的類對象，我們可以將變量和方法與之關(guān)聯(lián)。與許多其他語言（如Java）一樣，我們現(xiàn)在可以將這個方法用作基礎(chǔ)，并通過創(chuàng)建繼承方法和變量的新對象來擴展功能。
在Rust中，沒有class關(guān)鍵字，對象與Python基本不同。Rust使用Trait系統(tǒng)進行代碼重用和多態(tài)性，這可以提供與多重繼承相同的好處，但不會出現(xiàn)與多重繼承相關(guān)的問題。多重繼承通常用于將多個類的各種功能組合或共享，但它可能使代碼變得復(fù)雜和模糊。一個著名的問題是所謂的菱形問題，見Source 8。
class A: def method(self): print("Method in class A")class B(A): def method(self): print("Method in class B")class C(A): def method(self): print("Method in class C") class D(B, C): passobj = D()obj.method() # Ambiguity arises here盡管我認為我們可以輕松地解決這個問題，但如果我要創(chuàng)建一種新語言，我也會嘗試以不同的方式解決這個問題。對于多重繼承，目標(biāo)主要是與其他對象共享類似的功能。在Rust中，使用Trait系統(tǒng)更加優(yōu)雅地實現(xiàn)了這一點。這種方法不僅在Rust中使用，在Scala、Kotlin和Haskell等語言中也有類似的系統(tǒng)。
在Rust中，類是由Enums和Structs創(chuàng)建的。就它們自身而言，它們只是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但我們可以向這些類添加功能。我們可以直接這樣做，然而，通過使用traits，這些功能可以與多個“類”共享。使用traits的一個重要好處是我們可以事先檢查某個trait是否已實現(xiàn)。請看以下示例：
// Define a trait for characters that can speaktrait Speaker { fn speak(&self);}// Implement the Speaker trait for a Jedistruct Jedi { name: String,}impl Speaker for Jedi { fn speak(&self) { println!("{} says: May the Force be with you.", self.name); }}// Implement the Speaker trait for a Droidstruct Droid { model: String,}impl Speaker for Droid { fn speak(&self) { println!("{} says: Beep boop beep.", self.model); }}// Function that takes any type implementing the Speaker traitfn introduce(character: &dyn Speaker) { character.speak();}fn main() { let obi_wan = Jedi { name: String::from("Obi-Wan Kenobi"), }; let r2d2 = Droid { model: String::from("R2-D2"), }; // Call the introduce function with instances of Jedi and Droid introduce(&obi_wan); introduce(&r2d2);}在這個例子中，我們有一個Speaker trait，代表可以說話的角色。我們?yōu)閮煞N類型實現(xiàn)了這個trait：Jedi和Droid。每種類型都提供了自己的speak方法的實現(xiàn)。introduce函數(shù)接受任何實現(xiàn)Speaker trait的類型，并調(diào)用speak方法。在主函數(shù)中，我們創(chuàng)建了Jedi（奧比-萬·克諾比）和Droid（R2-D2）的實例，并將它們傳遞給introduce函數(shù)，展示了多態(tài)性。
對于我這個Pythonista 來說，Rust的trait系統(tǒng)曾經(jīng)非常令人困惑。花了一些時間我才欣賞到其語法的優(yōu)雅之處。
Rust是一門非常酷的語言，但絕對不是一門容易學(xué)習(xí)的語言。Rustlings課程向我展示了一些基礎(chǔ)知識，但我遠遠不熟練到能夠承擔(dān)大型項目的程度。但我真的很喜歡Rust是如何迫使你編寫更好、更安全的代碼的。
Python仍然是我的日常首選。在工作中，我們的文檔流水線完全由Python構(gòu)建，而且在機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，我并沒有看到一切都轉(zhuǎn)向另一種語言。Python太容易學(xué)習(xí)了，即使你是一個糟糕的開發(fā)者，也能完成工作。
然而，有一些小的動向朝著Rust。當(dāng)然，一些包如Polars和Pydantic是使用Rust構(gòu)建的，而HuggingFace也發(fā)布了他們自己用Rust構(gòu)建的第一個版本的名為Candle的機器學(xué)習(xí)框架。因此，我認為學(xué)習(xí)一點Rust并不是一個壞主意！
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