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Systemnahe Programmierung in Rust
Prof. Dr. Hubert Högl, <Hubert.Hoegl@hs-augsburg.de>
Einführung in die Programmiersprache Rust mit Anwendungen aus der Systemprogrammierung.
Wintersemester 2022/2023, Beginn ab Freitag den 7. Oktober 2022, W3.03 (8:15 bis 11:20, plus Praktikum)
Moodle Kurs: https://moodle.hs-augsburg.de/course/view.php?id=6223 (nur für Ankündigungen, Gruppeneinteilung und Forumseinträge - nicht zur Abgabe von Aufgaben)
Kursmaterial (Vorlesungsnotizen und Übungsblätter) sind in einem eigenen Gitlab Repository: https://gitlab.informatik.hs-augsburg.de/snp-rust/material (VPN von aussen nötig!)
Kurs vom Winter 21/22: https://hhoegl.informatik.hs-augsburg.de/hhwiki/SysProgRust21
Ablauf am Freitag
Am Freitag den 7.10. werden wir uns im M3.03 treffen und dabei über das weitere Vorgehen reden. Es wird in der Regel einen bis zwei Erzählblöcke geben, in denen ich Rust an Hand von Code-Beispielen so gut es geht vorstelle (ich bin selber auch noch am Lernen). Es ist auch möglich, dass ich im zweiten Block über den aktuellen Stand der Praktikumsaufgaben spreche.
Die restliche Zeit von 11:40 bis 15:30 Uhr werden wir für das Praktikum in Gruppen verwenden. Die Einteilung der Gruppen folgt noch. Jede Gruppe wird ein Repository für die Abgaben unter https://gitlab.informatik.hs-augsburg.de/snp-rust/ws22 bekommen (diese lege ich noch an).
Die Veranstaltung hat 5 SWS und bringt 6 CP. Der Gesamtaufwand von 180 Std. teilt sich auf in 75 Std. Präsenzzeit und 105 Std. Selbststudium (inkl. Praktikum und Vorbereitung auf die Prüfung).
Praktikum
Das Praktikum besteht aus regelmässigen Übungen und einem kleinen Projekt.
Die wöchentlichen Übungsaufgaben bearbeiten sie in Gruppen. ca. 16 Gruppen geben, jede Gruppe (1, 2, 3, ...) hat ein Repository zur Abgabe im Gitlab: https://gitlab.informatik.hs-augsburg.de/snp-rust. Moodle benötigen wir zur Abgabe der Aufgaben nicht.
Die Gruppeneinteilung erfolgt in Kürze über Moodle. Sobald diese erledigt ist, trage ich eine Person aus jeder Gruppe als Maintainer ein, der dann die anderen Gruppenmitglieder eintragen kann.
Allgemein gilt für das Praktikum: Versuchen Sie die Aufgaben selbst zu lösen. Wenn Sie Codestücke im Internet finden und verwenden, dann kennzeichnen Sie die Stellen in ihrem Programm z.B. durch einen Kommentar mit dem Link, an dem Sie den Code gefunden haben. Es muss immer klar sein, welchen Code Sie geschrieben haben und welcher Code nicht von Ihnen stammt. Ausserdem müssen Sie den gefundenen Code verstehen und erklären können.
Prüfung
Zum Semesterende wird es eine Prüfung geben, die Online über Moodle stattfinden wird. Durch eine gute Mitarbeit bei den Übungen (und eventuell durch ein kleines Projekt) kann man bereits 25% Bonuspunkte für die Klausur erzielen.
Installation
Anleitung zur Installation der Rust Werkzeuge: https://www.rust-lang.org/tools/install
- Linux: einfach
- Windows: kann Schwierigkeiten machen (Microsoft C++ build tools)
Deshalb: Wir arbeiten in Linux, die Kommandozeile und ein simpler Editor genügen uns.
Empfehlung falls das eigene Notebook unter Windows läuft: Linux virtuell z.B. über VirtualBox betreiben. Darauf dann Rust installieren.
IDE: brauchen wir eigentlich nicht, da das Wichtigste beim Programmieren in Rust die Ausgaben (Fehlermeldungen, Warnungen, Tipps) des Rust Compilers sind. Diese kann man sehr gut auf der Kommandozeile lesen. Ich habe auch schon davon gehört, dass IDEs diese Fehlermeldungen nicht mehr so schön zugänglich machen, was natürlich kontraproduktiv wäre. Sie können aber natürlich trotzdem eine der üblichen IDEs verwenden: VSCode, Atom, Sublime, IntelliJ Rust und so weiter.
Beispielprogramm (Modul main.rs) anlegen:
fn main() { println!("Hallo, Welt"); }
Kompilieren mit rustc main.rs. Ausführen mit ./main. Formatieren mit rustfmt main.rs.
Literaturangaben
(Tipp: Um die Bücher auf "learning.oreilly.com" lesen zu können, muss man sich zunächst auf https://go.oreilly.com/fachhochschule-augsburg einloggen.)
Für Anfänger geeignet
Steve Klabnick, Carol Nichols, The Rust Book, 2018 (auch kurz "The Book" genannt).
Dieses freie Buch werden wir als verbindlichen Text in der Veranstaltung verwenden. Man kann das Buch auch sehr gut auf dem Smartphone lesen.
https://doc.rust-lang.org/book/
Es gibt auch eine deutsche Übersetzung unter https://rust-lang-de.github.io/rustbook-de.
Carlo Milanesi, Beginning Rust: Get Started with Rust 2021 Edition, Apress 2021.
https://learning.oreilly.com/library/view/beginning-rust-get/9781484272084/
Das Buch kann im PDF Format beim Springer Link (https://link-springer-com.ezproxy.hs-augsburg.de) heruntergeladen werden.
Dumindu Madunuwan, Learning Rust, 2021 (freier Text)
Malte Luttermann, Programmierung sicherer Systeme mit Rust, Amazon Media, 2020 (Taschenbuch, 253 Seiten, 13,95 Euro). Das Buch ist eine sehr leicht verständliche Einführung in Rust, enthält aber deutlich weniger Stoff als das freie The Rust Book. Es reicht daher nicht für unsere Veranstaltung.
https://www.amazon.de/Programmierung-sicherer-Systeme-mit-Rust/dp/B086PQXH3N
Für Fortgeschrittene
Jim Blandy, Jason Orendorff, Leonora F.S. Tindall, Programming Rust, 2nd Edition, 2021 (655 pages). Sehr gründliche Einführung in Rust, die aber den Anfänger überfordert. Das Buch wendet sich auch an Leute, die bereits mit Systemprogrammierung zu tun hatten.
https://learning.oreilly.com/library/view/programming-rust-2nd/9781492052586
- Rust by Example, https://doc.rust-lang.org/rust-by-example
- Rust Cookbook, https://rust-lang-nursery.github.io/rust-cookbook
Systemprogrammierung
- Jim Blandy, Jason Orendorff, Leonora F.S. Tindall, Programming Rust (siehe oben).
Ken Youens-Clark, Command-line Rust, Apress 2022
https://learning.oreilly.com/library/view/command-line-rust/9781098109424
Prabhu Eshwarla, Practical System Programming for Rust Developers, Packt, Dec 2020.
https://learning.oreilly.com/library/view/practical-system-programming/9781800560963/
Sammlungen von Projekten
Carlo Milanesi, Creative Projects for Rust Programmers, Packt 2020.
https://learning.oreilly.com/library/view/creative-projects-for/9781789346220/
Shing Lyu, Practical Rust Projects: Building Game, Physical Computing, and Machine Learning Applications, Apress 2020. Das Buch kann im PDF Format beim Springer Link (https://link-springer-com.ezproxy.hs-augsburg.de) heruntergeladen werden.
https://learning.oreilly.com/library/view/practical-rust-projects/9781484255995/
Rust Language exercises on Exercism