В погоне за безопасностью и производительностью современные языки программирования разделились на два лагеря. С одной стороны — языки со сборщиком мусора (GC), которые дарят свободу разработчику, но отнимают предсказуемость у системы. С другой — Rust, который требует железной дисциплины от программиста, чтобы подарить ему полный контроль.

Но что, если есть третий путь?

Эта статья рассказывает о гибридном подходе, который стремится объединить лучшие черты обеих парадигм.

1. Существующие идеологии управления памятью

1.0 Ручное управление и анализ постфактум

Классический подход языков вроде C и C++: программист вручную выделяет и освобождает память, неся полную ответственность за ошибки. Безопасность достигается не на уровне языка, а с помощью дополнительных инструментов:

Статических анализаторов (Coverity, PVS-Studio)

Санитайзеров (AddressSanitizer)

Формальной верификации

Это мощно, но ненадёжно — ошибки могут оставаться незамеченными до момента сбоя.

1.1 Свобода ценой недетерминизма: Сборщик мусора (GC)

Языки вроде Java, Go и Python полностью освобождают разработчика от рутинного управления памятью. Память освобождается автоматически.

Минусы:

Непредсказуемые stop-the-world паузы

Избыточное потребление памяти

Проблемы с real-time и low-latency приложениями

1.2 Статические гарантии ценой сложности: Подход Rust

Rust внедрил революционную систему владения и заимствования, при которой компилятор статически анализирует время жизни данных и гарантирует:

Отсутствие гонок данных

Отсутствие утечек и use-after-free

Цена — высокий порог входа: программист должен постоянно «доказывать» компилятору безопасность кода.

2. Гибридный подход: Лучшее из двух миров

Новый подход предлагает адаптивную стратегию, где безопасность всегда на первом месте, а производительность — по возможности.

Основные принципы:

Безопасность превыше всего: никакого неопределённого поведения.

Адаптивность: язык работает с любым кодом, даже «плохим».

Постепенное обучение: инструменты помогают улучшать код шаг за шагом.

3. «Наивный» режим: Простота и гарантии

Базовая реализация языка опирается на простые, понятные механизмы.

Характеристики:

Подсчёт ссылок: автоматическое управление памятью без GC.

Запрет циклических ссылок: единственное правило для программиста.

Многопоточность через изоляцию: потоки не делят память, всё передаётся через каналы, что исключает гонки данных.

💡 Уже в этом виде язык безопаснее C++ и предсказуемее языков с GC.

4. «Умный» режим: Бесплатные абстракции

Компилятор способен оптимизировать управление памятью без участия программиста.

Возможности:

Виртуальные счётчики: если время жизни объекта очевидно — никакого подсчёта ссылок вовсе.

Гибридный код: статические и динамические участки могут сосуществовать.

Fallback в безопасность: если анализ невозможен — используется «наивный» режим.

5. Инструменты и философия разработки

Подход меняет саму роль компилятора:

Компилятор = помощник, а не судья.

Анализаторы объясняют, почему участок не оптимизирован и как это исправить.

Идеально для прототипирования: начни просто, оптимизируй позже, точечно.

Заключение

Гибридный подход — не компромисс, а новый взгляд на управление памятью:

Безопасность — всегда

Производительность — по запросу

Простота входа — без битвы с компилятором

Это эволюция, делающая безопасную многопоточность и работу с памятью доступной для широкой аудитории разработчиков и реальных проектов.

Todo:
* Переделать систему многопоточности (передача прав на изменяемый объект или счётчик на неизменяемый, со строгим что все дочерние тоже неизменяемые, возможно каналы + корутины)
* Добавить описание типичных случаев где нужны циклические ссылки и варианты исключений как избежать.