Formation Rust

Programme de notre formation Rust

Découvrir Rust et son environnement de développement

• Présentation du langage, de ses caractéristiques et de ses cas d’utilisation
• Installation et configuration de l’environnement
  • rustup : installation et gestion des chaînes d’outils
  • rustc : compilation des programmes Rust
  • Cargo : création des projets et gestion des dépendances
  • crates.io : recherche de bibliothèques
• Création, compilation et exécution d’un premier programme
• Structure d’un projet et rôle des fichiers Cargo.toml et Cargo.lock
• Utilisation des notebooks Jupyter et du noyau Rust EvCxR
• Documentation officielle, éditeurs et rust-analyzer
• Découverte des outils de formatage et d’analyse du code

Acquérir les fondamentaux du langage

• Types de données
  • Entiers et nombres à virgule flottante
  • Booléens et caractères
  • Introduction aux chaînes de caractères
  • Tableaux, tuples et alias de types
• Variables et mutabilité
  • Déclaration avec let et mut
  • Constantes et variables statiques
  • Redéfinition d’une variable avec le shadowing
• Fonctions et expressions
  • Déclaration, paramètres et valeurs de retour
  • Différences entre instructions et expressions
  • Blocs et portée des variables
• Structures de contrôle
  • Conditions if, else et else if
  • Boucles loop, while et for
  • Utilisation de break et continue
• Premiers repères sur les crates, les modules et les imports avec use
• Exercices d’application sur les types, les fonctions et les boucles

Modéliser les données avec les structures et les énumérations

• Structures avec struct
  • Définition, initialisation et accès aux champs
  • Structures de type tuple et structures unitaires
• Énumérations avec enum
  • Définition et utilisation des variantes
  • Variantes avec données associées
• Méthodes et implémentations
  • Organisation du code avec les blocs impl
  • Fonctions associées et constructeurs
  • Méthodes avec &self et &mut self
• Introduction aux traits et aux implémentations dérivées
• Travaux pratiques : premières étapes du projet Farador avec des structures, des énumérations et des méthodes

Contrôler les flux avec la correspondance de motifs

• Expression match et exhaustivité des cas
• Déstructuration des structures, des énumérations et des tuples
• Conditions de garde dans les expressions match
• Expressions if let et while let
• Chaînage des conditions avec let
• Motifs multiples avec | et correspondance avec les plages de valeurs
• Exercices de sélection et d’extraction de données par motifs

Gérer les valeurs optionnelles et les erreurs

• Représenter l’absence d’une valeur avec Option
  • Variantes Some et None
  • Extraction et transformation des valeurs
  • Méthodes map, and_then et unwrap_or
• Représenter un résultat ou une erreur avec Result
  • Variantes Ok et Err
  • Traitement explicite des erreurs
  • Propagation avec l’opérateur ?
• Distinguer les erreurs récupérables des situations de panique
• Utilisation de panic! et limites de unwrap
• Introduction aux erreurs personnalisées
• Travaux pratiques : faire évoluer Farador pour représenter des valeurs optionnelles et des opérations susceptibles d’échouer

Comprendre la propriété, les emprunts et les durées de vie

Ce chapitre explique comment Rust contrôle l’utilisation des valeurs et des références pour prévenir les accès mémoire invalides.

• Système de propriété : ownership
  • Principes et règles de propriété
  • Transfert de propriété avec move
  • Différences entre copie et clonage
  • Libération automatique des ressources et trait Drop
• Références et emprunts : borrowing
  • Références partagées et références mutables
  • Mutabilité et exclusivité des emprunts
  • Lecture des messages du borrow checker
• Durées de vie : lifetimes
  • Durées de vie implicites et annotations explicites
  • Références dans les structures
  • Durée de vie ‘static
• Slices et emprunts sur les collections
• Inférence de types, ambiguïtés et annotations nécessaires
• Travaux pratiques : modéliser des livres et leurs auteurs pour comprendre les contraintes des références et des durées de vie

Utiliser la généricité, les traits et le polymorphisme

• Fonctions, structures et énumérations génériques
• Contraintes de traits : trait bounds
• Définition et implémentation d’un trait
  • Méthodes requises et méthodes par défaut
  • Implémentations manuelles et dérivées
  • Conversions avec From et Into
• Introduction au polymorphisme statique et au dispatch dynamique
• Utilisation de impl Trait et dyn Trait
• Règle de l’orphelin et utilisation du pattern newtype
• Travaux pratiques : définir une structure générique et comparer ses valeurs à l’aide de contraintes de traits

Manipuler les allocations dynamiques et les collections

• Allocation sur le tas avec Box
  • Principes et cas d’utilisation
  • Trait Deref et accès aux données
  • Libération des ressources
• Collections
  • Vec : tableaux dynamiques
  • HashMap : associations clé-valeur
  • Accès, modification et parcours des éléments
• Chaînes de caractères
  • Différences entre String et &str
  • Création, conversion et manipulation
  • Encodage UTF-8
• Partage de propriété avec Rc et Arc
• Introduction à la mutabilité intérieure avec RefCell
• Relations et différences entre Clone et Copy

Écrire des traitements avec les closures et les itérateurs

• Fermetures : closures
  • Syntaxe et différences avec les fonctions
  • Capture de l’environnement par référence
  • Transfert de propriété avec move
  • Introduction aux traits Fn, FnMut et FnOnce
• Itérateurs
  • Fonctionnement et évaluation paresseuse
  • Transformation et filtrage avec map et filter
  • Agrégation avec fold et création de collections avec collect
  • Chaînage, consommation et itération mutable
  • Introduction à la création d’un itérateur personnalisé
• Gestion des emprunts dans les traitements par itérateurs
• Travaux pratiques : filtrer et transformer une collection, puis comparer les approches par boucles et par itérateurs

Mettre en pratique les arguments et la lecture de fichiers

• Récupération des arguments de la ligne de commande avec std::env::args
• Ouverture et lecture de fichiers avec la bibliothèque standard
• Propagation des erreurs d’entrée-sortie avec Result et l’opérateur ?
• Conversion des données lues et traitement des erreurs d’encodage UTF-8
• Travaux pratiques : développer un utilitaire affichant le contenu de plusieurs fichiers et gérant les erreurs sans déclencher de panique

Découvrir la programmation concurrente et asynchrone

• Programmation multithread
  • Création de threads avec std::thread
  • Transfert de propriété vers les threads
  • Rôle des traits Send et Sync
  • Partage de ressources avec Arc et Mutex
• Communication entre threads
  • Principe des canaux MPSC : Multiple Producer, Single Consumer
  • Création des canaux et échange de messages
• Introduction à la programmation asynchrone
  • Différences entre multithreading et asynchronisme
  • Principes des futures et syntaxe async/await
  • Introduction aux fermetures asynchrones
  • Rôle d’un runtime comme Tokio
  • Lancement de tâches et attente de leurs résultats
• Travaux pratiques : partager une ressource entre deux threads sans variables globales ni code unsafe
• Démonstration comparative de l’exécution de tâches avec Tokio et avec des threads

Comprendre les bases de l’interopérabilité avec C et C++

• Principes de la Foreign Function Interface : FFI
• Introduction aux pointeurs bruts et aux responsabilités du code unsafe
• Déclaration des fonctions externes et des blocs extern
• Appel de fonctions C depuis Rust
• Exposition de fonctions Rust pour une utilisation depuis C ou C++
• Représentation des données avec #[repr(C)]
• Précautions concernant la validité des pointeurs, les durées de vie et la libération de la mémoire

Organiser, tester et maintenir un projet Rust

• Gestion des dépendances
  • Recherche de bibliothèques sur crates.io
  • Ajout et mise à jour des dépendances avec Cargo
  • Consultation de la documentation des crates
• Création d’une bibliothèque Rust
  • Génération d’un projet et configuration de Cargo.toml
  • Organisation des fichiers et des modules
  • Gestion de la visibilité avec pub et des réexportations avec pub use
• Qualité du code
  • Formatage avec cargo fmt
  • Analyse statique avec cargo clippy
  • Écriture et exécution de tests avec cargo test
  • Génération de documentation avec cargo doc
• Repères pour la maintenance
  • Audit des dépendances avec cargo audit
  • Choix de l’édition du langage dans Cargo.toml
  • Mise à jour du compilateur et des dépendances
  • Découverte de cargo fix –edition pour accompagner une migration
  • Vérification de la compatibilité et traitement des avertissements