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给Substrate开发者的Rust说明书

ref: https://docs.substrate.io/learn/rust-basics/

Substrate之所以能成为一个灵活和可扩展的框架，用于创建关键任务软件，很大程度上要归功于Rust。作为Substrate的首选语言，Rust是一种高性能的编程语言，有以下几个方面的考量：

  • Rust是快速的：它在编译时是静态类型的，使得编译器可以优化代码的速度，开发者也可以针对特定的编译目标进行优化。
  • Rust是可移植的：它设计为可以运行在嵌入式设备上，并支持任何类型的操作系统。
  • Rust是内存安全的：它没有垃圾回收器，并且检查你使用的每一个变量和每一个内存地址，以避免任何内存泄漏。
  • Rust是Wasm优先的：它有一流的工具支持编译到WebAssembly。

Substrate中的Rust​

在架构部分，你将了解到Substrate由两个不同的架构层面的组件组成：外层节点和Runtime。虽然Rust的一些更复杂的特性，如多线程和异步Rust，被用于外层节点代码中，但它们并没有直接暴露给Runtime工程师，这使得Runtime工程师更容易专注于他们的节点的业务逻辑。

一般来说，根据他们的关注点，开发者应该了解：

在深入Substrate之前，有必要熟悉一下Rust——有许多资源可以学习Rust，包括Rust语言编程书和Rust示例。本节的其余部分将重点讲解一下在Substrate中使用Rust的一些核心特性的方式，以帮助刚开始学习Runtime开发的开发者。

编译目标​

当构建一个Substrate节点时，我们使用wasm32-unknown-unknown编译目标，这意味着Substrate Runtime工程师只能编写能够编译成Wasm的Runtime。这意味着你不能依赖一些典型的标准库类型和函数，而必须只使用no_std兼容的crate来编写大部分的Runtime代码。Substrate有很多自己的原始类型和相关的trait，使得它可以绕过no_std的要求，以使得编码更加容易。

宏​

当你学习如何使用和编写FRAME pallets时，你会发现有许多宏对可重用的代码进行了抽象，用于常见的任务或强制执行Runtime特定的要求。这些宏让你可以专注于编写符合Rust惯用法和特定应用的逻辑代码，而不是与Runtime交互所需的通用样板代码。

Rust宏是一个强大的工具，可以帮助确保满足某些要求（而不需要重写代码），例如逻辑要以特定的方式格式化，进行特定的检查，或者一些逻辑由特定的数据结构组成。这对于帮助开发者编写可以与Substrate Runtime 集成的代码（通常比较复杂）特别有用。例如，#[frame_system::pallet]宏是所有FRAME pallets所必需的，它可以帮助你正确地实现一些必需的属性——例如存储项或外部可调用函数，并使其与construct_runtime中的构建过程兼容。

开发Substrate Runtime涉及到大量使用Rust的属性宏，它们有两种风格：派生属性和自定义属性。当你开始使用Substrate时，知道它们如何工作并不是那么重要，而是要知道它们的存在，能够让你编写正确的Runtime代码。

派生属性对于需要满足某些trait的自定义Runtime类型很有用，例如，让类型在Runtime执行期间可以被节点解码。

其他属性宏也在Substrate的代码库中很常见，用于：

  • 指定一个代码片段只编译到no_std，或者可以使用std库。
  • 构建自定义的FRAME pallets。
  • 指定Runtime的构建方式。

泛型和配置trait​

Rust中的trait类似于Java等语言中的接口，它们提供了一种给类型赋予高级功能的方法。

如果你已经了解了pallets，你可能已经注意到每个pallet都有一个Config trait，它允许你定义pallet所依赖的类型和接口。

这个trait本身继承了一些来自frame_system::pallet::Config trait 的核心Runtime类型，这使得在编写Runtime逻辑时更容易访问常见的类型。此外，在任何FRAME pallet中，Config trait拥有一个泛型，泛型参数为T（关于泛型的更多内容在下一节）。在这些核心Runtime类型中，常见的有 T::AccountId，用于在Runtime中区分常用的用户类型，T::BlockNumber，Runtime中使用的区块编号类型。

关于Rust中的泛型和trait的更多信息，请参阅Rust Book中的泛型、trait和高级trait部分。

使用Rust泛型，Substrate Runtime开发者可以编写完全不依赖于特定实现细节的pallets，从而充分利用Substrate的灵活性、可扩展性和模块化能力。

Config trait中的所有类型都定义成被trait约束的泛型，并在Runtime实现中具体化。这不仅意味着你可以编写支持同一类型的不同规范的pallets（例如，Substrate和Ethereum链的地址），而且你还可以根据自己的需要以最小的开销定制泛型实现（例如，将区块编号改为u32）。

这给开发者提供了编写代码的灵活性，使代码不需要对你所做的核心区块链架构决策做出任何假设。

Substrate最大限度地利用泛型来提供最大的灵活性。由你来定义泛型如何具体化以适应你的目的。

关于Rust中的泛型和trait的更多信息，请参阅Rust Book中的泛型部分。

下一步​

现在你已经知道Substrate是如何依赖于几个关键的Rust特性——如trait、泛型和宏，接下来你可以探索以下资源来学习更多知识。