第三届中国 Rust 开发者大会 王俊吉 RustBelt - Rust 的形式化语义模型 Outline Background • RustBelt Project • Rust Types Overview Rust Semantics • Type System • The own Predict • Exclusive Ownership & Mutable Borrow

领 先水平。” 以终为始，以行为知，这一项目从图计算所面临的挑战出发，解决了大规模图数据所产生 的建模能力不足、结构知识难用、巨量数据难算等技术挑战，实现了大规模复杂异质图数 据的表示学习模型、语义推荐和风险管理关键技术，构建了完整的兼具理论指导与应用检 验的大规模图数据智能分析系统与平台，满足了大数据时代从复杂异质图数据中进行知识 发现的重要需求。最终获得国内外授权发明专利 43 项， 项， CCF -A 类论文 51 篇，获得 2 次国际竞赛冠军，参与了 2 项图计算相关标准制定。 AtlasGraph 架构及实现 图技术简介 Takeway “ 世界是复杂关系的总和”—— 一张典型的知识图谱 电话 / 同通讯录 / 绑定同账户 /... Mac 地址 /IP 地址 /wifi... 亲属 / 同事 / 一致行动 人 / 担保同地址 / 同设备登 陆 链接预测 连接强度 一致行动人 同事关系 实际控制人 可能认识的人 上下游 同爱好的人 亲属关系 …  人与人、企业与企业、企业与人之间的 复杂、潜在关系推导和挖掘  为已有的分析模型增加“关系特征”维 度 客户贡献度 客户信用分 客户忠诚度 客户欺诈分 客户风险度 违约概率 客户资质 … 集团关系 社群关系 欺诈团伙 担保关系 资金圈 / 链 …  设别出带有某种共同特征

间下完成。 ‧ 各步骤都有确定的含义，在相同的输入和运行条件下，输出始终相同。 1.2.2 数据结构定义 数据结构（data structure）是组织和存储数据的方式，涵盖数据内容、数据之间关系和数据操作方法，它具 有以下设计目标。 第 1 章 初识算法 www.hello‑algo.com 14 ‧ 空间占用尽量少，以节省计算机内存。 ‧ 数据操作尽可能快速，涵盖数据访问、添加、删除、更新等。 举两 个例子。 ‧ 链表相较于数组，在数据添加和删除操作上更加便捷，但牺牲了数据访问速度。 ‧ 图相较于链表，提供了更丰富的逻辑信息，但需要占用更大的内存空间。 1.2.3 数据结构与算法的关系 如图 1‑4 所示，数据结构与算法高度相关、紧密结合，具体表现在以下三个方面。 ‧ 数据结构是算法的基石。数据结构为算法提供了结构化存储的数据，以及操作数据的方法。 ‧ 算法为数据结构注入生 ，选择合适的数据结构是关键。 图 1‑4 数据结构与算法的关系 数据结构与算法犹如图 1‑5 所示的拼装积木。一套积木，除了包含许多零件之外，还附有详细的组装说明书。 我们按照说明书一步步操作，就能组装出精美的积木模型。 第 1 章 初识算法 www.hello‑algo.com 15 图 1‑5 拼装积木 两者的详细对应关系如表 1‑1 所示。 表 1‑1 将数据结构与算法类比为拼装积木

举两 个例子。 ‧ 链表相较于数组，在数据添加和删除操作上更加便捷，但牺牲了数据访问速度。 ‧ 图相较于链表，提供了更丰富的逻辑信息，但需要占用更大的内存空间。 1.2.3 数据结构与算法的关系 如图 1‑4 所示，数据结构与算法高度相关、紧密结合，具体表现在以下三个方面。 ‧ 数据结构是算法的基石。数据结构为算法提供了结构化存储的数据，以及操作数据的方法。 ‧ 算法是数据结构发挥作 很大，选择合适的数据结构是关键。 图 1‑4 数据结构与算法的关系 数据结构与算法犹如图 1‑5 所示的拼装积木。一套积木，除了包含许多零件之外，还附有详细的组装说明书。 我们按照说明书一步步操作，就能组装出精美的积木模型。 第 1 章 初识算法 hello‑algo.com 15 图 1‑5 拼装积木 两者的详细对应关系如表 1‑1 所示。 表 1‑1 将数据结构与算法类比为拼装积木 将数据结构与算法类比为拼装积木 数据结构与算法 拼装积木 输入数据 未拼装的积木 数据结构 积木组织形式，包括形状、大小、连接方式等 算法 把积木拼成目标形态的一系列操作步骤 输出数据 积木模型 值得说明的是，数据结构与算法是独立于编程语言的。正因如此，本书得以提供基于多种编程语言的实现。 约定俗成的简称 在实际讨论时，我们通常会将“数据结构与算法”简称为“算法”。比如众所周知的 LeetCode 算法题

举两 个例子。 ‧ 链表相较于数组，在数据添加和删除操作上更加便捷，但牺牲了数据访问速度。 ‧ 图相较于链表，提供了更丰富的逻辑信息，但需要占用更大的内存空间。 1.2.3 数据结构与算法的关系 如图 1‑4 所示，数据结构与算法高度相关、紧密结合，具体表现在以下三个方面。 ‧ 数据结构是算法的基石。数据结构为算法提供了结构化存储的数据，以及操作数据的方法。 ‧ 算法是数据结构发挥作 很大，选择合适的数据结构是关键。 图 1‑4 数据结构与算法的关系 数据结构与算法犹如图 1‑5 所示的拼装积木。一套积木，除了包含许多零件之外，还附有详细的组装说明书。 我们按照说明书一步步操作，就能组装出精美的积木模型。 第 1 章 初识算法 hello‑algo.com 15 图 1‑5 拼装积木 两者的详细对应关系如表 1‑1 所示。 表 1‑1 将数据结构与算法类比为拼装积木 将数据结构与算法类比为拼装积木 数据结构与算法 拼装积木 输入数据 未拼装的积木 数据结构 积木组织形式，包括形状、大小、连接方式等 算法 把积木拼成目标形态的一系列操作步骤 输出数据 积木模型 值得说明的是，数据结构与算法是独立于编程语言的。正因如此，本书得以提供基于多种编程语言的实现。 � 约定俗成的简称 在实际讨论时，我们通常会将“数据结构与算法”简称为“算法”。比如众所周知的 LeetCode 算

1.2.2 引用外部文件模块 ................................................................ 11 1.2.3 多文件模块的层级关系 .......................................................... 12 1.2.4 module 路径 .................. 最主要原因是： 1.Rust 的模块支持层级结构，但这种层级结构本身与文件系统目录的层级结构 是解耦的。 因为 Rust 本身可用于操作系统的开发。 开发者需要自己去定义路径，定义 mod 的层级关系，配合 rust 的默认约定。这 点和 java，go 开发完全不同，在面向 vm 的语言中这些都不需要考虑。 2.Rust 的包管理系统中使用了大量的默认约定，很容易使人头昏脑乱。 而在开 多文件模块的层级关系 Rust 的模块支持层级结构，但这种层级结构本身与文件系统目录的层级结构是 解耦的。 mod xxx; 这个 xxx 不能包含::号。也即在这个表达形式中，是没法引用多层结 构下的模块的。也即，你不可能直接使用 mod a::b::c::d;的形式来引用 a/b/c/d.rs 这个模块。 换句话说，必须依靠 rust 的默认约定去由开发去建立层级关系。rust 的层级

s X R u s t 使 用 TDengine Rust • OOXML - Excel 解析库 • xlsx2csv - Excel 转 CSV 工具 • Unqlite - 单文件非关系型数据库 • Wisecondor - 生物信息 CNV 分析 • mdsn - A Multi-address DSN(Data Source Name) parser. TDengine 运维监控等场景设计并优化，具有极强的弹性伸缩能力。同时它还带有内建的缓存、流式计算、数据订阅等 系统功能，能大幅减少系统设计的复杂度，降低研发和运营成本，是一个极简的时序数据处理平台。 采用关系型数据库模型  需要建库、建表，  为提升写入和查询效率，要求一个数据采集点一张表  为实现多表聚合，引入超级表概念  子表通过超级表创建，带有标签，通过标签实现多表 高效聚合 高效写入 支持 Schemaless 写入  支持从 Kafaka, MQTT, OPC, PI System 以及文 件直接导入  数据源导入时，可定义规则引擎 TDengine: 与上下游应用的关系 TDengine = Time-Series Database + Caching + Data Subscription + Stream Processing Shell: Command

17 • 共有三个发布阶段：“稳定版（stable）”、 “测试版（beta）”和“夜间版（nightly）”。 • 新功能会先在“夜间版”上测试， “测试版”会每六周转为“稳定版”。 • 依赖关系也可以通过其他 registry、git 及文件夹等解析。 • Rust 区分版本（edition）：当前版本是 Rust 2021。之前的版本是 Rust 2015 和 Rust 2018。 – i32) -> &(i32, i32) { let point = (x, 0); return &point; } • 引用被称为“借用”了其所引用的值，这对于不熟悉指针的学生来说是一个很好的模型：代码可以通 过引用来访问值，但原始变量仍然保有对该值的“所有权”。本课程会在第 3 天详细介绍所有权。 43 • 引用是以指针的形式实现的，其关键优势在于它们可以比其所指的内容小得多。熟悉 C 关键点： • 结构体的运作方式与使用 C 或 C++ 时类似。 – 不需要 typedef 即可定义类型，这与使用 C++ 类似，但与使用 C 不同。 – 与使用 C++ 不同的是，结构体之间没有继承关系。 • This may be a good time to let people know there are different types of structs. – Zero-sized

指针以及相关的 trait。 8/562Rust 程序设计语言 简体中文版 第十六章将引导我们了解不同的并发编程模型，并探讨 Rust 如何帮助你无畏地进行多线程编 程。第十七章将在此基础上进一步探索 Rust 的 async 和 await 语法，以及它们所支持的轻量 级并发模型。 第十八章着眼于 Rust 风格与你可能比较熟悉的 OOP（面向对象编程）原则之间的比较。第十 九章是一个模式和模式匹配的参考，它们是在 不再有效 示例 4-1：一个变量和其有效的作用域 换句话说，这里有两个重要的时间点： • 当 s 进入作用域时，它就是有效的。 • 这一直持续到它离开作用域为止。 目前为止，变量是否有效与作用域的关系跟其他编程语言是类似的。现在我们在此基础上介绍 String 类型。 69/562Rust 程序设计语言 简体中文版 String 类型 为了演示所有权的规则，我们需要一个比第三章 “数据类型” 另外，这里还隐含了一个设计选择：Rust 永远也不会自动创建数据的 “深拷贝”。因此，任何 自动的复制都可以被认为是对运行时性能影响较小的。 作用域与赋值 作用域、所有权和通过 drop 函数释放内存之间的关系反过来也同样成立。当你给一个已有的 变量赋一个全新的值时，Rust 将会立即调用 drop 并释放原始值的内存。例如，考虑如下代 码： let mut s = String::from("hello");

Rust设计的目标之一是编译时检查指针别名（共享可变引用） ▪ 但一般意义上的指针分析是NP-hard问题 ▪ 智能指针可行，但作为运行时方案，效率低 ▪ Rust在语法设计中引入所有权机制，简化指针分析问题 Rust所有权模型 => XOR Mutability ❑ 一个对象有且只有一个所有者 ❑ 所有权可以转移给其它变量 ▪ 用完不用还 ❑ 所有权可以被其它变量借用 ▪ 用完自动归还 ▪ 只读（immutable）借用：& 别名分析：分析指针之间的关联关系 ▪ 模式识别：根据预定义的缺陷模式检测指针漏洞 路径提取 别名分析 模式识别 “SafeDrop: Detecting memory deallocation bugs of Rust programs via static data-flow analysis.” TOSEM, 2022. 路径提取 ❑ 规律：同一个强联通分量（SCC）的may alias关系一般存在上界 alias关系一般存在上界 ▪ 方法：基于tarjan算法进行SCC检测 => 生成树 ▪ 对SCC出口处的alias关系统一取上界 ❑ 特殊情况特殊处理 路径提取 别名分析 模式识别 控制流图 生成树 别名分析 ❑ 主要规则： 路径提取 别名分析 模式识别 过程间分析 近似处理multi-level pointers ❑ 示例： 域敏感和过程间分析 过程间分析 域敏感 更新 缺陷模式 路径提取