Краткий сравнительный анализ C, Rust и Go для системного программирования по запрошенным аспектам.
1) Безопасность памяти
- C: отсутствует встроенная защита; ошибки типов, переполнения буфера, use-after-free и утечки обычны. Требуется ручное управление памятью и внешние инструменты (ASan, Valgrind).
- Rust: безопасность памяти гарантируется компилятором в большинстве случаев без GC; предотвращает data races и use-after-free в безопасном коде; небезопасный код помечается `unsafe`.
- Go: сборщик мусора (GC) обеспечивает отсутствие use-after-free/двойного освобождения в управляемой части; возможны утечки через глобальные ссылки; data races возможны, но есть race-detector.
2) Модель владения
- C: нет модели владения; ответственность за выделение/освобождение полностью на программисте.
- Rust: строгая модель владения/заимствования: каждому значению ровно $1$ владелец; заимствования делятся на неизменяемые (&T) и изменяемые (&mut T) с проверкой на этапе компиляции (borrow checker). Позволяет избегать GC и обеспечивать безопасность.
- Go: владение не выражено; GC управляет жизненным циклом объектов; передача по указателям/значениям как в других языках, нет статической проверки заимствований.
3) Производительность
- C: максимально близко к «железу», минимальные накладные расходы, отсутствие runtime — хорош для микроконтроллеров, ядра, драйверов.
- Rust: сопоставима с C по производительности благодаря нулевой стоимости абстракциям и отсутствию GC в безопасном коде; оптимизации LLVM. Небольшие накладные расходы в unsafe/абстракциях зависят от кода.
- Go: обычно чуть менее производительна из‑за GC и runtime (профилирование, планирование горутин), но превосходна для сетевых/параллельных задач; для latency‑critical и hard real‑time задач может быть неприемлема.
4) Инструментальная поддержка
- C: зрелая экосистема: gcc/clang, lld, gdb/lldb, ASan/TSan/MSan, Valgrind, clang-tidy, CMake/Make, статический анализ (Coverity и др.), широкая поддержка платформ и embedded toolchains.
- Rust: современная экосистема: rustc, cargo (управление пакетами), rustfmt, clippy, Miri (интерпретатор для undefined behavior), cargo-audit; активное сообщество, хорошая интеграция с LLVM; компиляция медленнее, чем у Go, но развивается.
- Go: встроенный toolchain `go` (build, test, fmt, vet, mod), быстрые инкрементальные сборки, профайлинг (pprof), race detector, Delve debugger; простота деплоя (статические бинарники). Меньше инструментов для низкоуровневого анализа памяти по сравнению с C/Rust.
5) Параллелизм и конкурентность
- C: pthreads/OS API, ручная синхронизация, risk data races; высокая гибкость, но высокая сложность.
- Rust: безопасная многопоточность через ownership и Send/Sync; async/await и executor‑ы для неблокирующего IO; позволяет писать конкурентный код с гарантиями на этапе компиляции.
- Go: модель CSP с goroutines и каналами, встроенный планировщик, простота написания конкурентного кода; GC‑вмешательство может влиять на задержки.
6) Сценарии применения (когда выбирать)
- C:
- низкоуровневое ПО: загрузчики, ядра ОС, драйверы, firmware/микроконтроллеры с жесткими ограничениями по памяти и без поддержки runtime;
- уже существующий код / проекты с legacy‑базой.
- Rust:
- системы, требующие безопасности памяти и высокой производительности: подсистемы ОС, сетевые стеки, базы данных, криптография, WebAssembly, встроенные компоненты там, где допустим небольшой runtime;
- когда нужна безопасная замена C без GC и с современными абстракциями.
- Go:
- сетевые сервисы, облачные/микросервисные backend‑приложения, инструменты инфраструктуры, CLI и бизнес‑логика, где важна быстрая разработка, простота деплоя и масштабируемость;
- не лучший выбор для низкоуровневого firmware или компонентов с жесткими требованиями по латентности.
7) Практические советы
- Выбирайте C, если нужен максимальный контроль над ресурсами и минимальный runtime или вы работаете в constrained environment без поддержки Rust toolchain.
- Выбирайте Rust, если хотите безопасность памяти без GC и готовы к более долгой компиляции и steeper learning curve. Отлично для новых системных компонентов.
- Выбирайте Go, если приоритет — быстрая разработка, простая параллельность и обслуживание серверных/сетевых систем, где GC‑подход приемлем.
Если нужно, могу кратко сопоставить поддержку FFI, размеры бинарников, время компиляции или дать рекомендации для конкретного проекта — укажите контекст.