Rust Kurs für JavaScript-Entwickler: Umstieg bis WebAssembly

Rust aus JavaScript-Sicht

• Warum Rust neben JavaScript: Speichersicherheit ohne Garbage Collector, planbare Laufzeit
• Wo Rust im JS-Ökosystem schon steckt: SWC in Next.js, Deno, Turbopack, Biome
• Lernpfad für Umsteiger: was aus JavaScript übertragbar ist und was Rust anders denkt
• Installation mit rustup unter macOS, Windows und Linux; Toolchain aktuell halten
• VS Code mit rust-analyzer: Inlay Hints, Typanzeige und Schnellkorrekturen wie bei TypeScript

Cargo statt npm

• Cargo.toml und Cargo.lock im Vergleich zu package.json und package-lock.json
• Crates von crates.io einbinden: cargo add, Features und SemVer-Angaben
• cargo run, cargo build --release, cargo test statt npm-Skripten
• Editions in Cargo.toml (seit Rust 1.85: 2024) – Sprachstand pro Paket wie target in tsconfig.json
• Workspaces für mehrere Crates – vergleichbar mit npm-Workspaces im Monorepo

Werte, Variablen und Typen im Vergleich

• let ist unveränderlich, let mut erlaubt Änderung – anders als let und const in JS
• Shadowing: denselben Namen neu binden, statt einer Variable einen anderen Typ zu geben
• const und static in Rust: zur Compilezeit bekannt, nicht nur „keine Neuzuweisung“
• String und &str statt eines einzigen string; UTF-8 und warum s[0] nicht kompiliert
• Template-Literals gegen format! und println! mit {} und {:?}
• i32, u64, f64 statt number: Überlauf, as-Umwandlung, TryFrom und keine Coercion
• bool ohne Truthy und Falsy: if akzeptiert nur echte Wahrheitswerte
• Kommentare und Doc-Kommentare /// statt JSDoc; Dokumentation mit cargo doc
• Typinferenz: wo Rust wie TypeScript ableitet und wo Annotationen Pflicht sind

Funktionen und Fehler: Option und Result

• Funktionssyntax: fn, Pflichttypen für Parameter, Rückgabetyp nach ->
• Parameter als Wert, & oder &mut übergeben – statt der Referenzsemantik von JS-Objekten
• Ausdrücke statt Anweisungen: der letzte Ausdruck ohne Semikolon ist der Rückgabewert
• Closures |x| x + 1 im Vergleich zu Arrow Functions; move beim Erfassen von Werten
• Option<T> statt undefined und null: map, unwrap_or und ? statt ?. und ??
• Result<T, E> statt throw und try…catch; Fehler mit dem ?-Operator weiterreichen
• panic! gegenüber behandelbaren Fehlern; unwrap und expect nur mit Absicht
• Eigene Fehlertypen: thiserror für Bibliotheken, anyhow für Anwendungen

Ownership statt Garbage Collector

• Was der Garbage Collector in JavaScript verdeckt: Besitz, Move und Drop in Rust
• Ausleihen mit & und &mut: warum nie zwei Stellen gleichzeitig schreiben dürfen
• clone() bewusst einsetzen – Unterschied zu Spread-Kopien wie {...obj} und structuredClone
• Lifetimes im Überblick: wann der Compiler sie verlangt (Vertiefung im Einsteigerseminar)
• Rc und RefCell als Ausweg für geteilte Daten – und warum sie die Ausnahme bleiben

Arrays, Vektoren und Iteratoren

• Arrays fester Länge [T; N] gegenüber dem dynamischen JavaScript-Array
• Vec<T> als wachsende Liste: push, pop, Slices &v[1..3] statt slice()
• Schleifen mit for … in, while, loop und Bereichen 0..n
• Iterator-Ketten iter().map().filter().collect() statt Array.prototype.map und filter
• HashMap und HashSet als Gegenstück zu Map, Set und Objekt-Literalen

Structs, Enums und match

• Tupel als Werte mit fester Position; mehrere Rückgabewerte ohne Array-Trick
• Structs statt Objekt-Literalen und Interfaces; Methoden in impl-Blöcken
• Traits im Überblick: #[derive(Debug, Clone, PartialEq)] und Display statt toString()
• Enums mit Daten als Gegenstück zu Discriminated Unions in TypeScript
• match mit Vollständigkeitsprüfung statt switch mit default-Zweig
• if let und let … else für den einen Fall, der interessiert
• Destrukturierung von Tupeln, Structs und Enums im Vergleich zum JS-Destructuring
• JSON mit serde und serde_json: wie JSON.parse, aber direkt in geprüfte Structs

Dateien und Module

• Dateien lesen mit std::fs::read_to_string im Vergleich zu fs.readFile in Node.js
• Große Dateien zeilenweise mit BufReader lesen statt alles in den Speicher
• Dateien schreiben mit fs::write, File::create und BufWriter; Fehler als io::Result
• Module, mod und use statt import/export; Sichtbarkeit mit pub
• Kein eingebauter Event Loop: async/await mit Tokio im Überblick

Rust im Browser: WebAssembly mit wasm-bindgen

• Ziel wasm32-unknown-unknown und wann sich WebAssembly im Frontend wirklich lohnt
• #[wasm_bindgen]: Funktionen exportieren, Strings, Zahlen und Vec<f32> übergeben
• Generierte TypeScript-Definitionen (.d.ts) im Frontend-Projekt nutzen
• Bauen mit wasm-pack oder wasm-bindgen-cli und Einbinden in ein Vite-Projekt
• web-sys und js-sys für DOM- und JavaScript-APIs aus Rust heraus
• Kosten der Grenze: Daten kopieren, Paketgröße messen, mit wasm-opt verkleinern

Node-Erweiterungen und Rust-Werkzeuge

• Native Node.js-Module mit napi-rs: Funktionen und Klassen per #[napi] exportieren
• Vorgebaute Binärdateien je Plattform als npm-Pakete veröffentlichen
• Buffer und asynchrone Aufgaben zwischen Node.js und Rust austauschen
• Rust-basierte Web-Werkzeuge im Alltag: SWC, Biome, Oxlint, Rspack, Lightning CSS
• Abwägen: WebAssembly, Node-Addon oder eigenes Rust-Programm als Kindprozess

JavaScript nach Rust portieren mit Coding-Agenten

• Agent übersetzt ein JS-Modul nach Rust; die bestehenden JS-Tests laufen gegen das Wasm-Modul
• JS-Gewohnheiten im Agentencode finden: unwrap() statt ?, clone() gegen den Borrow-Checker
• clippy::unwrap_used und weitere Lints im [lints]-Abschnitt der Cargo.toml festschreiben
• Vom Agenten erzeugte wasm-bindgen-Schnittstelle: .d.ts mit dem Frontend-Code typprüfen
• Größe der .wasm-Datei nach jeder Agentenänderung messen und Zuwächse begründen lassen

Praxisprojekt: Stimmgerät für eine Musikschule

• Tonhöhenerkennung per Autokorrelation als Rust-Bibliothek mit cargo test gegen Sinustöne
• Als WebAssembly-Modul an die Web Audio API anbinden und Ton und Abweichung in Cent anzeigen
• Dieselbe Bibliothek als napi-rs-Modul: Übungsaufnahmen im WAV-Format stapelweise auswerten
• Vergleich mit einer reinen JavaScript-Umsetzung: Rechenzeit, Paketgröße, Wartbarkeit