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2023 年

如何在微控制器中运行Rust?

原文：Running Rust on Microcontrollers

概览

Rust 是一个相当新的编程语言(它诞生于20101年)，但在开发嵌入式固件方面显示出巨大的潜力。它首先被设计为一种系统编程语言，这使得它特别适合用于微控制器。它试图通过实现一个强大的所有权模型(可以消除整个错误类的发生)来改进 C/C++ 的一些最大缺点，这对固件也非常适用。

截至2022年，C 和 C++ 编程语言仍然是嵌入式固件的事实标准。然而 Rust 在固件中的角色看起来很光明。Rust 对固件的支持并不是后面才考虑到，而是一开始就考虑支持。 为此，Rust 专门有官方的 嵌入式设备工作组 和 介绍如何使用 Rust 进行嵌入式开发的 嵌入式Rust之书。下图就是Rust嵌入式设备工作组logo2。

Rust嵌入式设备工作组logo

本篇文章旨在探索在微控制器（这里指的是低级嵌入式固件，而不是在 Linux 等主机环境上运行）上运行 Rust，涵盖以下内容：

  • 语言特性
  • 架构支持
  • MCU家族支持
  • IDE, 编码 和 编码体验
  • 实时操作系统
  • Rust缺点
  • 需要 2 分钟阅读时间

y % x = y & (x - 1)的数学证明

在基于哈希表实现的Map中一个常用技巧就是将哈希桶的数量设置为2的n次方，也就是\(2^n\)，此后通过取余操作定位key所在桶的位置可以转换成与运算。之所以将取余运算改成与运算，一方面这两者计算的结果是一样的，另外一方面是因为与运算具有更好的性能，因为与运算指令周期是小于取余运算的。Java中的 HashMap 和Go中 map 都使用到这个技巧。

基于哈希表实现的Map中的取余运算转换成与运算的技巧，用数学语言来表达：

对于正整数x, y，如果x为2的n次方，n为正整数，那么\(y\;\%\;x = y \;\&\; (x-1)\) 表达式是成立的。