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Rust 学习笔记：编程语言的相关概念

参考视频：

1. https://www.bilibili.com/video/BV14J11YoE7
2. https://www.bilibili.com/video/BV1Y227YtETA

动态类型 vs 静态类型

动态类型 (Dynamically Typed)

定义：变量类型在运行时确定，且类型可以随时改变。

特点：

• 不需要显式声明变量类型（例如 Python、JavaScript）。

• 更灵活，适合快速开发。

• 错误可能在运行时暴露（例如尝试对字符串进行数值运算）。

静态类型 (Statically Typed)

定义：变量类型在编译时确定，且类型不可随意改变。

特点：

• 需要显式声明变量类型（例如 Java、C++）。

• 类型错误在编译阶段就能发现，安全性更高。

• 需要更多代码量，但性能通常更优。

对比

示例

强类型 vs 弱类型

强类型 (Strongly Typed)

定义：语言严格限制类型间的隐式转换，要求显式类型转换。

特点：

• 类型错误会直接导致失败，而非自动转换。

• 代码更安全，但需要更多显式操作。

弱类型 (Weakly Typed)

定义：语言允许隐式的类型转换，自动尝试兼容操作。

特点：

• 灵活性高，但可能隐藏潜在错误。

• 代码更简洁，但可读性可能降低。

对比

示例

编译型语言 vs 解释型语言

编译型语言 (Compiled Languages)

源代码需要先通过编译器（Compiler） 转换为机器码（二进制文件），生成独立的可执行文件（如 .exe），然后直接由操作系统运行。编译过程是提前完成的。

优点：

• 执行速度快：直接运行机器码，无需翻译过程。

• 安全性高：源代码被编译为二进制文件，隐藏原始代码逻辑。

• 资源占用低：适合系统级开发（如操作系统、嵌入式）。

缺点：

• 开发效率低：需编译后才能运行，调试周期长。

• 跨平台性差：不同操作系统需要重新编译（如 Windows 和 Linux 的二进制文件不兼容）。

解释型语言 (Interpreted Languages)

源代码由解释器（Interpreter） 逐行读取并实时翻译成机器码执行，不生成独立的可执行文件。每次运行都需要解释器参与。

优点：

• 跨平台性强：只需对应平台的解释器，代码无需修改。

• 开发效率高：修改代码后可直接运行，无需编译。

• 适合脚本和快速迭代（如 Web 开发、自动化脚本）。

缺点：

• 执行速度慢：边翻译边执行，额外开销大。

• 依赖解释器环境：用户需安装解释器才能运行代码。

对比

混合使用编译和解释机制的语言

这类语言结合了编译型和解释型的优点，通常分为 3 种实现方式。

中间代码（字节码） + 虚拟机执行

源代码先被编译为一种中间代码（字节码、IR），而不是直接生成机器码。

中间代码由虚拟机（VM）或运行时环境（Runtime）解释执行，或通过即时编译（JIT）转为机器码执行。

典型代表：Java（字节码 + JVM）、C#（CIL + CLR）、Python（.pyc 文件 + Python 虚拟机）。

即时编译（JIT）与解释器的混合模式

语言运行时（如 JavaScript 引擎、Python 解释器）结合解释器和 JIT 编译器。

初始阶段时，解释器逐行执行代码（快速启动），然后对频繁执行的代码（热点代码）进行 JIT 编译，生成机器码加速后续执行。

典型代表：JavaScript（V8 引擎）、Python（PyPy）、Lua（LuaJIT）。

提前编译（AOT）与中间代码

一些语言支持提前编译为与平台无关的中间代码，再根据不同平台生成最终机器码。

例如 .NET/C# 将 C# 代码编译为机器码，避免依赖 CLR 运行时。

步骤一：开发者将源码编译成中间代码，发给用户。

步骤二：CLR 在运行时执行代码，将中间代码即时编译成机器语言。CLR 还负责内存管理、垃圾回收等运行时资源管理，确保程序高效、安全地运行。

总结

Rust 是静态强类型的编译型语言，不那么灵活，但足够安全。