Việc phát hành cuốn sách Systems Programming with Zig của nhà xuất bản Manning Publications đã khơi dậy những cuộc thảo luận sôi nổi về các ưu tiên an toàn bộ nhớ trong lập trình hệ thống. Trong khi cuốn sách hứa hẹn sẽ dạy các nhà phát triển cách xây dựng phần mềm quan trọng về hiệu suất mà không cần dựa vào các framework bên ngoài, cộng đồng rộng lớn vẫn còn chia rẽ về việc liệu cách tiếp cận an toàn bộ nhớ của Zig có đủ cho việc phát triển phần mềm hiện đại hay không.
An toàn Bộ nhớ: Yêu cầu Cơ bản hay Phổ linh hoạt?
Cuộc tranh luận trung tâm xoay quanh việc liệu an toàn bộ nhớ hoàn toàn có nên là một yêu cầu không thể thương lượng đối với các ngôn ngữ lập trình mới hay không. Những người chỉ trích cho rằng vào năm 2025, an toàn bộ nhớ đơn giản là yêu cầu cơ bản - một yêu cầu cơ bản mà bất kỳ ngôn ngữ lập trình hệ thống nghiêm túc nào cũng phải cung cấp. Họ chỉ ra các ngôn ngữ như Rust và Swift là ví dụ về cách an toàn bộ nhớ có thể đạt được mà không hy sinh hiệu suất.
Tuy nhiên, những người ủng hộ Zig phản bác lại cách suy nghĩ nhị phân này. Họ lập luận rằng an toàn bộ nhớ tồn tại trên một phổ thay vì là một đề xuất tất cả hoặc không có gì. Zig cung cấp an toàn bộ nhớ không gian, ngăn chặn tràn bộ đệm và truy cập mảng ngoài giới hạn - những lỗ hổng bảo mật phổ biến hơn và dễ khai thác hơn. Trong khi nó thiếu an toàn bộ nhớ thời gian (bảo vệ chống lại lỗi sử dụng sau khi giải phóng), những người ủng hộ lập luận rằng sự đánh đổi này cho phép thiết kế ngôn ngữ đơn giản hơn và đặc tính hiệu suất tốt hơn.
Lưu ý: An toàn bộ nhớ không gian ngăn chặn truy cập các vị trí bộ nhớ bên ngoài ranh giới được phân bổ, trong khi an toàn bộ nhớ thời gian ngăn chặn truy cập bộ nhớ sau khi nó đã được giải phóng.
So sánh An toàn Bộ nhớ giữa Zig và Rust
| Tính năng | Zig | Rust |
|---|---|---|
| An toàn Bộ nhớ Không gian | ✓ (kiểm tra giới hạn) | ✓ (thời điểm biên dịch) |
| An toàn Bộ nhớ Thời gian | ✗ (quản lý thủ công) | ✓ (borrow checker) |
| Độ phức tạp Ngôn ngữ | Thấp (đơn giản, rõ ràng) | Cao (hệ thống ownership) |
| Tốc độ Biên dịch | Nhanh | Chậm hơn |
| Trạng thái Ổn định | Pre-1.0 (có thay đổi breaking) | Ổn định (1.0+ từ 2015) |
| Khối mã Unsafe | Không yêu cầu cho hầu hết tác vụ | Yêu cầu cho các thao tác low-level |
Thách thức Áp dụng Thực tế
Thời điểm phát hành cuốn sách này làm nổi bật một căng thẳng chính trong hệ sinh thái Zig . Ngôn ngữ này vẫn ở trạng thái trước phiên bản 1.0, với những thay đổi phá vỡ thường xuyên khiến các dự án dài hạn trở nên rủi ro. Phiên bản 0.15 đã giới thiệu những thay đổi API đáng kể, đặt ra câu hỏi về việc liệu có quá sớm để xuất bản các hướng dẫn toàn diện hay không.
Bất chấp những lo ngại về tính ổn định này, một số dự án nổi tiếng đã cam kết với Zig . TigerBeetle , một hệ thống xử lý giao dịch tài chính, đã xây dựng toàn bộ nền tảng của họ trên Zig và bảo đảm được 30 triệu đô la Mỹ đầu tư. CEO của công ty đã bảo vệ lựa chọn của họ, nhấn mạnh rằng chất lượng hiện tại của Zig đã vượt quá yêu cầu của họ, và họ thích các nhà duy trì ngôn ngữ dành thời gian để đưa ra các quyết định đúng đắn lâu dài.
Các Dự Án và Công Ty Zig Đáng Chú Ý
- TigerBeetle: Hệ thống xử lý giao dịch tài chính, 16 nhân viên, đầu tư 30 triệu USD
- Bun: Runtime JavaScript với các thành phần native dựa trên Zig
- Ghostty: Dự án phát triển terminal emulator
- Lightpanda: Phát triển browser engine (2-10 nhân viên)
- Các ứng dụng hệ thống nhúng và ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao khác
Sự đánh đổi Phức tạp
Một phần đáng kể của cuộc thảo luận cộng đồng tập trung vào độ phức tạp của ngôn ngữ so với đảm bảo an toàn. Những người ủng hộ Zig lập luận rằng sự an toàn của Rust đi kèm với chi phí tăng độ phức tạp, thời gian biên dịch chậm hơn và gánh nặng nhận thức có thể thực sự làm hại chất lượng mã và quy trình đánh giá. Họ tranh luận rằng thiết kế rõ ràng, đơn giản của Zig làm cho việc viết mã đúng và phát hiện lỗi trong quá trình phát triển trở nên dễ dàng hơn.
Bởi vì nó được cô lập và trừu tượng hóa, tôi sẽ không ngạc nhiên nếu hầu hết các nhà phát triển Rust không biết có bao nhiều mã không an toàn thực sự tồn tại ngoài kia.
Quan điểm này cho thấy rằng các trừu tượng an toàn của Rust có thể tạo ra cảm giác an toàn giả tạo, che giấu thực tế rằng nhiều phụ thuộc vẫn chứa các khối mã không an toàn bỏ qua các đảm bảo an toàn của ngôn ngữ.
Tác động Ngành và Triển vọng Tương lai
Cuộc tranh luận phản ánh những căng thẳng rộng lớn hơn trong ngành về cách cân bằng an toàn, hiệu suất và năng suất của nhà phát triển. Trong khi các lỗ hổng an toàn bộ nhớ tiếp tục gây khó khăn cho cơ sở hạ tầng quan trọng - với Microsoft báo cáo rằng 70% các vấn đề bảo mật xuất phát từ lỗi bộ nhớ - câu hỏi vẫn còn là liệu giải pháp có nằm ở các ràng buộc ngôn ngữ nghiêm ngặt hơn hay công cụ và thực hành tốt hơn.
Sự thành công của các dự án như Bun (một runtime JavaScript ) và các hệ thống nhúng khác nhau được xây dựng với Zig cho thấy có nhu cầu thực sự đối với cách tiếp cận của ngôn ngữ này. Tuy nhiên, việc thiếu một bản phát hành 1.0 ổn định tiếp tục hạn chế việc áp dụng doanh nghiệp rộng rãi hơn, với một số dự đoán rằng có thể mất vài năm nữa trước khi Zig đạt được tính ổn định sản xuất.
Khi bối cảnh lập trình hệ thống phát triển, sự lựa chọn giữa các ngôn ngữ như Rust và Zig cuối cùng có thể phụ thuộc vào các yêu cầu dự án cụ thể, sở thích của nhóm và khả năng chấp nhận rủi ro thay vì bất kỳ cách tiếp cận đúng đắn phổ quát nào đối với an toàn bộ nhớ.
Tham khảo: Systems Programming with Zig