初步探究Rust生态与图形界面编程

引言

Rust作为一种现代的、安全的系统编程语言，自2010年问世以来，逐渐在开发社区中崭露头角。它的内存安全保证、并发处理能力、以及无需垃圾回收机制的高性能特性，使得它成为了开发系统工具、网络服务、以及嵌入式系统的热门选择。然而，在图形界面编程领域，Rust尚处于起步阶段，社区正在积极发展相关生态系统。今天，我们一起探讨Rust图形界面编程的现状、生态系统的发展，以及面临的挑战。

Rust的图形界面编程生态

现状

与C++的Qt、C#的WPF或者JavaScript的Electron等成熟的图形界面框架相比，Rust的图形界面生态显得相对年轻。虽然Rust社区内部有一些早期的图形界面库，但它们多数还不够成熟，或缺乏广泛的社区支持和维护。不过，随着Rust语言的普及和社区的壮大，图形界面编程生态正在逐步发展。

框架与库

1. Conrod

Conrod是一个简单易用的即时模式UI库，它使用Rust的特性来提供安全的UI编程模式。Conrod适合快速原型开发和小型项目，但可能不适合大型、复杂的应用程序。

2. Druid

Druid是一个数据驱动的Rust原生UI设计框架，由Mozilla赞助的Redox操作系统项目团队开发。Druid的目标是提供高性能、易用性和可扩展性，它还在积极地开发中，未来前景广阔。

3. Iced

Iced是一个灵感来自Elm的声明式Rust图形界面库，它致力于简洁和响应式设计。支持跨平台开发，包括WebAssembly，是现代Rust GUI开发的有力候选者。

4. gtk-rs

gtk-rs项目提供了GTK+库的Rust绑定，使得Rust开发者能够利用成熟的GTK+进行图形界面开发。这是目前为止Rust中最成熟的图形界面方案之一。

社区和资源

Rust的快速增长也带动了其社区的发展，从各种在线论坛、聊天室到官方和非官方文档，都可以找到关于Rust图形界面编程的讨论和帮助。然而，与更成熟的技术相比，Rust在图形界面编程方面的社区和资源仍相对有限。

挑战与展望

挑战

• 成熟度：Rust的GUI框架大多数还未达到商业应用的成熟度，缺乏全面的文档和广泛的生态支持。
• 学习曲线：Rust本身的学习曲线较陡峭，加之图形界面编程的复杂性，新手可能会感到门槛较高。
• 异步支持：现代GUI应用通常需要良好的异步支持以处理诸如网络请求等操作，Rust的异步编程模型还在不断进化中，对于GUI框架的集成提出了挑战。

深入Rust社区的Iced图形界面库

在上面众多图形界面库中，Iced相对比较新，功能和关注都比较丰富。
iced库的github地址为：https://github.com/iced-rs/iced

观察iced项目的依赖库，列出如下：

1. async-std: 提供标准库风格的异步版本，包括I/O、文件系统操作、线程等。
2. bitflags: 一个宏帮助创建封装位字段的结构体，用于处理位掩码操作。
3. bytemuck: 无需unsafe代码即可进行安全的裸字节转换，还支持派生宏。
4. bytes: 提供字节缓冲区的数据结构，如Bytes和BytesMut，用于网络编程和异步I/O。
5. cosmic-text: COSMIC Text 提供高级文本整形、布局和渲染，这些功能都包含在一个简单的抽象中。整形由 rustybuzz 提供，并支持各种高级整形操作。渲染由 swash 提供，它支持连字和彩色表情符号。布局是在安全的 Rust 中自定义实现的，并支持双向文本。
6. dark-light: 检测是否启用了暗模式或亮模式。
7. futures: 一个提供异步编程能力的库，包括异步操作的future、stream和sink抽象。
8. glam: 一个简单且快速的线性代数库，用于图形和游戏开发。
9. glyphon: 这个库来自于指定的git仓库，是一个用于webgpu处理字形的库。
10. guillotiere: 一个矩形打包库，可用于贴图图集或UI布局。
11. half: 提供16位浮点类型（即半精度浮点数）。
12. image: 一个综合图像处理库，支持多种图像格式的编码和解码。
13. kamadak-exif: 用于解析Exif元数据的库。
14. kurbo: kurbo库包含曲线和矢量路径的数据结构和算法。。
15. log: Rust的日志记录宏和API。
16. lyon: 一个用rust编写的路径细分库，用于基于GPU的2D图形渲染。
17. lyon_path: lyon库的一部分，处理路径的数据结构和算法。
18. num-traits: 数字类型的特性和相关实用工具。
19. once_cell: 提供单次初始化的单元格类型，如Lazy。
20. ouroboros: 允许在Rust中创建自引用结构体的库。
21. palette: 用于颜色计算和转换的库。
22. qrcode: 生成QR码的库。
23. raw-window-handle: 提供访问底层窗口句柄的抽象。
24. resvg: 一个SVG渲染库。
25. rustc-hash: Rust编译器使用的快速散列函数。
26. smol: 一个小型和快速的异步Rust运行时。
27. smol_str: 用于存储小字符串的库，通常用于编程语言工具。
28. softbuffer: 可能是一个软件渲染缓冲区的库，但没有详细信息。
29. syntect: 用于代码语法高亮显示的库。
30. sysinfo: 获取系统信息（如CPU、内存使用情况）的库。
31. thiserror: 用于简化错误处理的库。
32. tiny-skia: 一个小型的Skia子集，Skia是一个2D图形库。
33. tokio: 异步运行时，用于编写网络应用程序。
34. tracing: 提供结构化诊断信息的应用程序框架。
35. unicode-segmentation: 用于Unicode文本分割的库。
36. wasm-bindgen-futures: 用于在wasm-bindgen和JavaScript之间转换futures的库。
37. wasm-timer: 为WASM提供时间相关功能的库。
38. web-sys: 提供对Web API的绑定，用于在Rust中操作Web技术。
39. web-time: 可能是一个处理时间的Web库。
40. wgpu: Rust的WebGPU API，用于现代图形和计算。
41. winapi: 提供对Windows API的绑定。
42. window_clipboard: 用于操作剪贴板的库。
43. winit: 一个窗口创建和管理库，这个特定版本来自于git仓库。

编译和运行例子

安装rust的编译环境非常顺利，使用cargo构建iced的例子也很顺利。
运行了一些例子，发现iced还是存在一些bug，控件的丰富度和自定义能力有待提升。
但是非常喜欢iced库构建出来的二进制体积小巧。iced在windows默认有两个绘制后端，分别是tiny-skia和webgpu，把webgpu去掉后，构建出来的一个代码编辑器例子只有4.34MB（win-x64）：

结论

Rust在图形界面编程领域虽然起步较晚，但其安全性、性能和现代化的语言特性，为其未来的发展提供了坚实的基础。
cargo 目前已经有比较成熟的2D、3D渲染的库了。Rust社区拥有强大的图形界面库也指日可待了。