Comparación de Rust y Zig: rendimiento, seguridad y más

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Nota del editor:Este artículo fue actualizado por última vez por Eze Sunday el 4 de junio de 2024 para incluir la gestión de memoria de ambos lenguajes, incluido el verificador de préstamos de Rust y la gestión de memoria manual de Zig, así como para ampliar los pros y contras de cada lenguaje.

Al considerar Rust y Zig, la comparación resulta fascinante. Ambos lenguajes promueven un código eficiente y de alto rendimiento, pero lo hacen de forma diferente. Además, ambos compilan a un binario nativo que el sistema puede ejecutar directamente.

Estos lenguajes se basan en conceptos y filosofías completamente diferentes, lo que afecta la forma en que los desarrolladores programan con ellos. Con esto en mente, veamos cómo se comparan entre sí.

¿Qué es Rust?

Rust es un lenguaje de programación de propósito general que prioriza la eficiencia, el rendimiento y la seguridad de la memoria. Introduce una nueva forma de programar que permite a los desarrolladores seguir utilizando paradigmas funcionales y orientados a objetos.

Programar con Rust requiere una forma de pensar completamente diferente, centrada en las reglas de propiedad y préstamo que rigen el lenguaje. Si bien esta forma de pensar permite a los desarrolladores escribir código eficiente y con un uso seguro de la memoria, presenta una curva de aprendizaje inicial pronunciada.

Veamos un ejemplo de código Rust:

fn main() { println!("Hola mundo");}

En Rust, cada ejecutable comienza desde la mainfunción, similar a otros lenguajes de programación compilados. Si ejecutas el ejemplo anterior, verás “¡Hola mundo!” en tu terminal.

Pros y contras de Rust

Como cualquier lenguaje de programación, Rust tiene sus fortalezas y debilidades. En esta sección, exploraremos primero las ventajas que Rust ofrece a los desarrolladores, y luego analizaremos sus desafíos y posibles desventajas.

Algunos beneficios de Rust incluyen:

• Difícil fuga de memoria:El modelo de propiedad de Rust dificulta la creación de fugas de memoria. El compilador aplica reglas para garantizar que la memoria se gestione correctamente y, si no es así, generará un error durante la compilación.
• Mensajes de error informativos:El compilador de Rust proporciona mensajes de error muy útiles cuando tu código contiene errores, incluyendo sugerencias para posibles soluciones. Considero que esta es una característica muy interesante de Rust.
• ActuaciónLas abstracciones de costo cero de Rust y el control de memoria de bajo nivel garantizan una alta eficiencia y un rendimiento predecible.
• Concurrencia y paralelismo:Rust tiene soporte integrado para programación paralela, junto con características que garantizan un subprocesamiento múltiple seguro y eficiente.
• Seguridad de la memoria sin recolección de basura:Rust utiliza un sistema de propiedad y préstamos para administrar la memoria, lo que proporciona seguridad y eficiencia sin la necesidad de un recolector de basura.
• Compatibilidad entre plataformas:Rust fomenta el desarrollo multiplataforma, lo que significa que puedes generar fácilmente compilaciones para diferentes plataformas sin modificar significativamente el código.
• Ecosistema robustoRust cuenta con un sólido ecosistema de herramientas y bibliotecas; puedes encontrar la mayoría de ellas en el sitio web crates.io. Su gestor de paquetes, Cargo, simplifica significativamente la gestión de dependencias y la integración con bibliotecas externas.
• InteroperabilidadRust ofrece robustas capacidades de Interfaz de Función Externa (FFI), especialmente con C-lang y C++. El paquete libc facilita enormemente la comunicación con C-lang, proporcionando todas las definiciones necesarias para interoperar fácilmente con código C (o código similar a C) en todas las plataformas compatibles con Rust.

Algunas desventajas de Rust incluyen:

• Inicial curva de aprendizaje:Rust no es inherentemente difícil de aprender, pero tiene una curva de aprendizaje inicial pronunciada, ya que introduce una nueva forma de pensar sobre la programación.
• Tiempo de compilaciónRust no es rápido en términos de tiempo de compilación, pero eso se debe principalmente a que hace todo el trabajo en tiempo de compilación para garantizar una compilación segura y de alto rendimiento.
• Mayor tiempo de desarrollo para nuevos desarrolladoresDebido a su énfasis en la seguridad y la precisión, con reglas estrictas y explícitas, podría llevar más tiempo para los desarrolladores nuevos. Sin embargo, los desarrolladores de Rust con experiencia podrían no tener este problema.

Rust ha reinado como el lenguaje de programación más deseado en la encuesta anual de desarrolladores de Stack Overflow durante 8 años consecutivos al momento de escribir este artículo.

Casos de uso de Rust

Ahora que ya viste lo que Rust puede hacer, echemos un vistazo a los lugares donde ya se utiliza.

En la programación de sistemas, Rust es útil para tareas como construir sistemas operativos (el soporte para el kernel Rust de Linux se fusionó en la versión 6.1 del kernel de Linux), controladores de dispositivos y sistemas integrados.

Los desarrolladores web tanto backend como frontend también utilizan Rust con marcos populares como Rocket o Actix para el desarrollo backend y Leptos, Dioxus y Tauri para el desarrollo frontend.

Rust también se utiliza en redes, como protocolos de red, servidores proxy, balanceadores de carga, software VPN y más.

Algunos casos de uso más específicos para Rust incluyen:

• Desarrollo de juegos, con motores de juego como Amethyst y Bevy
• En blockchain y criptomonedas, para desarrollar contratos inteligentes y redes blockchain en proyectos como Solana
• En el Internet de las cosas (IoT), para programar dispositivos como microcontroladores y sensores

Si deseas comenzar a usar Rust de inmediato, puedes consultar nuestra guía para familiarizarte con Rust.

¿Qué es Zig?

Zig es un lenguaje de programación de sistemas compilado, de propósito general, estático e imperativo. Fue diseñado por Andrew Kelley para ser una versión mejorada de C, y la capacidad de interactuar con código C fue un factor clave. Al igual que Rust, Zig se centra en brindar la capacidad de escribir software rápido, eficiente y con uso seguro de memoria.

Echemos un vistazo a un hello worldejemplo escrito en Zig:

const std = @import("std");pub fn main() void { std.debug.print("Hola, mundo", .{});}

Además, al igual que Rust, C y C++, Zig no utiliza un recolector de basura. Para garantizar la seguridad de la memoria, Zig incluye mecanismos que la promueven, como:

• Comprobaciones estrictas en tiempo de compilación
• Tipos opcionales para manejar valores potencialmente nulos
• Manejo explícito de errores con Errortipos
• Asignación de memoria mejorada con asignadores integrados

A continuación, analizaremos los pros y contras de Zig, así como sus casos de uso.

Pros y contras de Zig

Algunos de los beneficios que Zig ofrece a los desarrolladores incluyen:

• Tiempo de compilación más rápido:Zig considera que el tiempo de compilación es un problema grave; el equipo ha trabajado arduamente para mejorar la compilación. De hecho, existe una propuesta en curso para eliminar LLVM y así aumentar la velocidad de compilación. Zig también aprovecha la compilación incremental para compilar solo la parte del código modificada recientemente desde la última compilación.
• Cruz–compilación:Zig incluye soporte integrado para compilación cruzada y facilita la compilación de código para diferentes plataformas sin necesidad de herramientas adicionales.
• Control y capacidades de bajo nivel:Zig proporciona un control detallado sobre la memoria y los recursos del sistema, lo que es ideal para la programación de sistemas y escenarios que requieren una gestión directa de los recursos del sistema.
• Características de seguridadLos asignadores integrados de Zig, deferlas declaraciones y el uso de tipos opcionales ayudan a prevenir errores comunes y mejoran la confiabilidad del código al administrar la memoria y garantizar la seguridad sin un recolector de basura.
• Sencillez y legibilidadZig tiene una sintaxis y un diseño de lenguaje sencillos. Esto facilita la lectura, escritura y mantenimiento de programas Zig.
• Dependencias externas mínimas:Zig minimiza las dependencias externas necesarias para crear y ejecutar programas, lo que simplifica el desarrollo, mejora la portabilidad y reduce la carga de administrar dependencias en diferentes plataformas.
• Capacidades de metaprogramación:Zig admite la metaprogramación en tiempo de compilación, lo que mejora la flexibilidad y la productividad del código al reducir el código repetitivo y permitir verificaciones y optimizaciones en tiempo de compilación.

Algunas de las desventajas de Zig incluyen:

• Flujo de fuga de memoria:Si olvida desasignar memoria, esta se perderá ya que no hay ningún control oculto.
• Curva de aprendizajeComprender Zig puede llevar tiempo para los nuevos desarrolladores y para aquellos que no estén familiarizados con conceptos de programación de bajo nivel.
• Ecosistema limitado:El lenguaje Zig tiene un ecosistema más pequeño que los lenguajes establecidos porque aún se encuentra en sus primeras etapas.
• Madurez y herramientasZig es un lenguaje nuevo con potencial de mejora. Sin embargo, cabe destacar que aún cuenta con una comunidad sólida y en crecimiento.
• Desafíos de interoperabilidad:Zig proporciona interfaces C para compatibilidad, pero la integración con otros lenguajes puede requerir un esfuerzo adicional, como administrar el almacenamiento de datos y la comunicación entre lenguajes.
• Aprendiendo disponibilidadDado que el lenguaje es relativamente nuevo, no existen muchos recursos de aprendizaje disponibles para casos de uso complejos. Sin embargo, está creciendo gradualmente y, a medida que crece el interés y la adopción, habrá más recursos disponibles.

Casos de uso comunes de Zig

Zig tiene una amplia gama de casos de uso, desde programación de sistemas, desarrollo web y programación de sistemas integrados.

Un framework popular que usa Zig actualmente es el entorno de ejecución de Bun. Según el sitio web de Bun:

Bun es un conjunto de herramientas y tiempo de ejecución de JavaScript todo en uno diseñado para la velocidad, completo con un empaquetador, un ejecutor de pruebas y un administrador de paquetes compatible con Node.js.

Otro caso de uso es el Zig Language Server, un servidor de lenguaje para Zig que proporciona funciones IDE como finalización de código y verificación de errores, lo que demuestra la utilidad de Zig en el desarrollo de herramientas para mejorar la experiencia de desarrollo.

Al igual que Rust, Zig también tiene algunos casos de uso más específicos:

• En el desarrollo de juegos debido a su capacidad para soportar la creación de motores de juegos de alto rendimiento, simulaciones en tiempo real y lógica de juegos que consume muchos recursos.
• En sistemas integrados e IoT para programar microcontroladores, sensores y otros dispositivos con recursos limitados
• En aplicaciones criptográficas para implementar algoritmos de cifrado, firmas digitales, protocolos de comunicación seguros y otros componentes sensibles a la seguridad.

Si está interesado en utilizar Zig en su próximo proyecto, consulte nuestra guía sobre cómo comenzar a utilizar Zig.

Gestión de memoria tanto en Rust como en Zig

En esta sección, analizaremos los patrones de gestión de memoria tanto para Rust como para Zig.

Gestión de memoria en Zig

Zig utiliza un mecanismo de gestión de memoria manual. Te permite asignar y desasignar memoria de forma segura y eficiente. Un gran poder conlleva una gran responsabilidad. Debes tener cuidado, ya que podrías provocar una fuga de memoria.

A continuación se muestra un ejemplo simple de cómo funciona el patrón de asignación de memoria Zig:

const std = @import("std");pub fn main() !void { const allocator = std.heap.page_allocator; const buffer = try allocator.alloc(u8, 100); // Asignar 100 bytes defer allocator.free(buffer); // Asegurar la desasignación // Usar el búfer buffer[0] = 42; std.debug.print("Buffer[0]: {}n", .{buffer[0]});}

En el código anterior, inicializamos un asignador del módulo de montón de la biblioteca estándar usando page_allocator, que asigna memoria en fragmentos del tamaño de una página. A continuación, asignamos 100 bytes a una variable de búfer u8y también usamos la deferpalabra clave para asegurar que la memoria asignada se libere al salir de su alcance.

Después de asignar la memoria, asignamos 42 al primer elemento del búfer en el índice 0.

El lenguaje proporciona una variedad de asignadores y desasignadores, lo que le brinda la flexibilidad de administrar la memoria según las necesidades de su aplicación.

Gestión de memoria en Rust

La gestión de memoria en Rust está a cargo del verificador de préstamos y del compilador, lo que hace que sea casi imposible introducir fugas de memoria o problemas de uso después de la liberación de memoria.

A continuación se muestra un ejemplo simple para ilustrar cómo funciona el verificador de préstamos en Rust para ayudar a la gestión de memoria:

fn main() { let mut vec = Vec::new(); // Crea un nuevo vector vec.push(42); // Inserta un valor en el vector // Toma prestado el vector let first = vec[0]; println!("Primer elemento: {}", first); // Propiedad y alcance { let vec2 = vec; // Mueve la propiedad a vec2 // vec ya no se puede usar aquí } // vec ahora está fuera del alcance y desasignado}

En el código anterior, creamos un vector vacío, le insertamos 42 y luego lo movimos a un nuevo ámbito, transfiriendo literalmente la propiedad a este. Como resultado, no podemos volver a usar ese vector porque está desasignado. Se realiza un seguimiento de la memoria hasta que sale del ámbito, momento en el que se libera.

Rust vs. Zig: Similitudes y diferencias

Ahora que hemos analizado Rust y Zig individualmente, es hora de compararlos. Siempre es interesante comparar diferentes lenguajes de programación, especialmente cuando tienen objetivos similares.

Empecemos por lo que tienen en común:

• Seguridad de la memoria:Rust y Zig priorizan la seguridad de la memoria y previenen errores de programación comunes con controles estrictos del compilador, tipado estático y reglas especiales que se aplican a cada lenguaje.
• Control de bajo nivel:Ambos ofrecen más control sobre los recursos del sistema, lo que los hace ideales para tareas de bajo nivel y programación de sistemas.
• Optimización del rendimientoAmbos lenguajes son conocidos por su código altamente optimizado con gestión manual de memoria, acceso directo a la CPU y evaluación en tiempo de compilación.
• Comunidad y disponibilidadRust y Zig son proyectos de código abierto con comunidades activas, documentación y herramientas.
• Sin comportamiento indefinidoAmbos lenguajes de programación cuentan con comprobaciones rigurosas del compilador y otras características que previenen comportamientos indefinidos. Esto mejora la estabilidad y la seguridad del programa al detectar problemas en tiempo de compilación.

Utilice la siguiente tabla comparativa para comprender las diferencias entre Rust y Zig:

Además de sus similitudes y diferencias, podemos comparar Rust y Zig en otros tres aspectos: rendimiento, popularidad y el salario de sus programadores. Analicémoslo con más detalle.

Rust vs. Zig: Rendimiento

Objetivamente, entre Rust y Zig, no hay un lenguaje con un rendimiento absolutamente superior. Rust puede superar a Zig en ciertas áreas, mientras que Zig supera a Rust en otras.

Examinemos de cerca cada rendimiento con una comparación de los lenguajes de programación y los puntos de referencia del compilador:

Este proyecto de referencia contiene programas escritos en varios lenguajes de programación que se ejecutan simultáneamente. Los resultados de sus ejecuciones se miden y se presentan en forma de tabla para que pueda ver el rendimiento de cada lenguaje de programación en la tarea.

En la imagen de arriba, tenemos los programas mandelbroty nbody, ambos escritos con Rust y Zig. Las mediciones en las tablas de comparación están ordenadas de mayor a menor rendimiento.

Notarás que, en algunos casos, Zig tiene un mejor rendimiento que Rust, y en otros, Rust lo tiene. Ambos son lenguajes de alto rendimiento, por lo que cualquiera de las dos opciones te resultará útil en tus proyectos.

Rust vs. Zig: popularidad

Al elegir un lenguaje de programación para aprender, la popularidad puede ser un factor importante a considerar. Elegir un lenguaje popular no solo aumenta tus posibilidades de encontrar recursos y soporte, sino que también significa que tendrás más posibilidades de encontrar desarrolladores con quienes colaborar.

La última encuesta para desarrolladores de Stack Overflow ofrece información interesante. Como se mencionó, Rust ha sido el lenguaje más admirado durante 8 años consecutivos, incluyendo 2023, con más del 84 % de los encuestados afirmando que desea volver a usarlo, en comparación con el 71 % de Zig.

Rust también ocupa el puesto 14 en la lista de lenguajes populares, mientras que Zig está más atrás, en el puesto 41 de un total de 51 idiomas enumerados.

La menor popularidad de Zig en ambos casos puede deberse a que aún se encuentra en sus primeras etapas. En cualquier caso, es crucial considerar la popularidad del lenguaje con el que se trabaja.

Rust vs. Zig: ¿Cuánto pagan?

La encuesta para desarrolladores de Stack Overflow también contiene información sobre las tecnologías mejor pagadas, según los encuestados. Esta tabla puede resultarte útil, especialmente si estás considerando aprender Rust o Zig.

Curiosamente, a pesar de ser una nueva incorporación, Zig es en realidad el lenguaje mejor pagado para conocer en la encuesta de 2023, mientras que Rust ocupa el puesto 14 en la lista:

Si bien el gráfico es un buen punto de partida, hay otros factores a tener en cuenta al determinar cuánto se le paga a un desarrollador, como su nivel de experiencia y la empresa para la que trabaja.

Conclusión

En cuanto a Rust y Zig, es difícil decir cuál es el claro ganador. Cada lenguaje tiene sus fortalezas y debilidades, lo que los convierte en competidores leales. Espero que este artículo te haya sido útil para decidir qué lenguaje usar en tu proyecto.

¡Gracias por tomarte el tiempo de leer! Si tienes alguna pregunta sobre cualquiera de los dos idiomas, no dudes en comentar abajo.

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