rust-patterns

name	rust-patterns
description	Idiomatic Rust patterns, ownership, error handling, traits, concurrency, and best practices for building safe, performant applications.
origin	ECC

Rust Geliştirme Desenleri

Güvenli, performanslı ve bakım yapılabilir uygulamalar oluşturmak için idiomatic Rust desenleri ve en iyi uygulamalar.

Ne Zaman Kullanılır

• Yeni Rust kodu yazma
• Rust kodunu inceleme
• Mevcut Rust kodunu refactor etme
• Crate yapısı ve modül düzenini tasarlama

Nasıl Çalışır

Bu skill altı ana alanda idiomatic Rust kurallarını zorlar: derleme zamanında veri yarışlarını önlemek için ownership ve borrowing, kütüphaneler için thiserror ve uygulamalar için anyhow ile Result/? hata yayılımı, yasadışı durumları temsil edilemez yapmak için enum'lar ve kapsamlı desen eşleştirme, sıfır maliyetli soyutlama için trait'ler ve generic'ler, Arc<Mutex<T>>, channel'lar ve async/await ile güvenli eşzamanlılık ve domain'e göre düzenlenmiş minimal pub yüzeyleri.

Temel İlkeler

1. Ownership ve Borrowing

Rust'ın ownership sistemi derleme zamanında veri yarışlarını ve bellek hatalarını önler.

// İyi: Ownership'e ihtiyacınız olmadığında referansları geçirin
fn process(data: &[u8]) -> usize {
    data.len()
}

// İyi: Saklamak veya tüketmek için ownership alın
fn store(data: Vec<u8>) -> Record {
    Record { payload: data }
}

// Kötü: Borrow checker'dan kaçınmak için gereksiz clone
fn process_bad(data: &Vec<u8>) -> usize {
    let cloned = data.clone(); // İsraf — sadece borrow alın
    cloned.len()
}

Esnek Ownership için Cow Kullanın

use std::borrow::Cow;

fn normalize(input: &str) -> Cow<'_, str> {
    if input.contains(' ') {
        Cow::Owned(input.replace(' ', "_"))
    } else {
        Cow::Borrowed(input) // Mutasyon gerekmediğinde sıfır maliyet
    }
}

Hata İşleme

Result ve ? Kullanın — Production'da Asla unwrap() Kullanmayın

// İyi: Hataları context ile yayın
use anyhow::{Context, Result};

fn load_config(path: &str) -> Result<Config> {
    let content = std::fs::read_to_string(path)
        .with_context(|| format!("failed to read config from {path}"))?;
    let config: Config = toml::from_str(&content)
        .with_context(|| format!("failed to parse config from {path}"))?;
    Ok(config)
}

// Kötü: Hata durumunda panic
fn load_config_bad(path: &str) -> Config {
    let content = std::fs::read_to_string(path).unwrap(); // Panic!
    toml::from_str(&content).unwrap()
}

Kütüphane Hataları için thiserror, Uygulama Hataları için anyhow

// Kütüphane kodu: yapılandırılmış, tiplendirilmiş hatalar
use thiserror::Error;

#[derive(Debug, Error)]
pub enum StorageError {
    #[error("record not found: {id}")]
    NotFound { id: String },
    #[error("connection failed")]
    Connection(#[from] std::io::Error),
    #[error("invalid data: {0}")]
    InvalidData(String),
}

// Uygulama kodu: esnek hata işleme
use anyhow::{bail, Result};

fn run() -> Result<()> {
    let config = load_config("app.toml")?;
    if config.workers == 0 {
        bail!("worker count must be > 0");
    }
    Ok(())
}

İç İçe Eşleştirme Yerine Option Combinator'ları

// İyi: Combinator zinciri
fn find_user_email(users: &[User], id: u64) -> Option<String> {
    users.iter()
        .find(|u| u.id == id)
        .map(|u| u.email.clone())
}

// Kötü: Derinlemesine iç içe eşleştirme
fn find_user_email_bad(users: &[User], id: u64) -> Option<String> {
    match users.iter().find(|u| u.id == id) {
        Some(user) => match &user.email {
            email => Some(email.clone()),
        },
        None => None,
    }
}

Enum'lar ve Desen Eşleştirme

Durumları Enum'lar Olarak Modelleyin

// İyi: İmkansız durumlar temsil edilemez
enum ConnectionState {
    Disconnected,
    Connecting { attempt: u32 },
    Connected { session_id: String },
    Failed { reason: String, retries: u32 },
}

fn handle(state: &ConnectionState) {
    match state {
        ConnectionState::Disconnected => connect(),
        ConnectionState::Connecting { attempt } if *attempt > 3 => abort(),
        ConnectionState::Connecting { .. } => wait(),
        ConnectionState::Connected { session_id } => use_session(session_id),
        ConnectionState::Failed { retries, .. } if *retries < 5 => retry(),
        ConnectionState::Failed { reason, .. } => log_failure(reason),
    }
}

Kapsamlı Eşleştirme — İş Mantığı için Catch-All Yok

// İyi: Her varyantı açıkça işle
match command {
    Command::Start => start_service(),
    Command::Stop => stop_service(),
    Command::Restart => restart_service(),
    // Yeni bir varyant eklemek burada işlemeyi zorlar
}

// Kötü: Wildcard yeni varyantları gizler
match command {
    Command::Start => start_service(),
    _ => {} // Stop, Restart ve gelecek varyantları sessizce yok sayar
}

Trait'ler ve Generic'ler

Generic Girişleri Kabul Et, Somut Türleri Döndür

// İyi: Generic girdi, somut çıktı
fn read_all(reader: &mut impl Read) -> std::io::Result<Vec<u8>> {
    let mut buf = Vec::new();
    reader.read_to_end(&mut buf)?;
    Ok(buf)
}

// İyi: Birden fazla kısıtlama için trait bound'ları
fn process<T: Display + Send + 'static>(item: T) -> String {
    format!("processed: {item}")
}

Dinamik Dispatch için Trait Object'leri

// Heterojen koleksiyonlara veya plugin sistemlerine ihtiyacınız olduğunda kullanın
trait Handler: Send + Sync {
    fn handle(&self, request: &Request) -> Response;
}

struct Router {
    handlers: Vec<Box<dyn Handler>>,
}

// Performansa ihtiyacınız olduğunda generic'leri kullanın (monomorfizasyon)
fn fast_process<H: Handler>(handler: &H, request: &Request) -> Response {
    handler.handle(request)
}

Tip Güvenliği için Newtype Deseni

// İyi: Farklı tipler argümanları karıştırmayı önler
struct UserId(u64);
struct OrderId(u64);

fn get_order(user: UserId, order: OrderId) -> Result<Order> {
    // User ve order ID'lerini yanlışlıkla değiştiremezsiniz
    todo!()
}

// Kötü: Argümanları değiştirmek kolay
fn get_order_bad(user_id: u64, order_id: u64) -> Result<Order> {
    todo!()
}

Struct'lar ve Veri Modelleme

Karmaşık Yapılandırma için Builder Deseni

struct ServerConfig {
    host: String,
    port: u16,
    max_connections: usize,
}

impl ServerConfig {
    fn builder(host: impl Into<String>, port: u16) -> ServerConfigBuilder {
        ServerConfigBuilder { host: host.into(), port, max_connections: 100 }
    }
}

struct ServerConfigBuilder { host: String, port: u16, max_connections: usize }

impl ServerConfigBuilder {
    fn max_connections(mut self, n: usize) -> Self { self.max_connections = n; self }
    fn build(self) -> ServerConfig {
        ServerConfig { host: self.host, port: self.port, max_connections: self.max_connections }
    }
}

// Kullanım: ServerConfig::builder("localhost", 8080).max_connections(200).build()

Iterator'lar ve Closure'lar

Manuel Döngüler Yerine Iterator Zincirlerini Tercih Edin

// İyi: Deklaratif, lazy, birleştirilebilir
let active_emails: Vec<String> = users.iter()
    .filter(|u| u.is_active)
    .map(|u| u.email.clone())
    .collect();

// Kötü: İmperatif biriktirme
let mut active_emails = Vec::new();
for user in &users {
    if user.is_active {
        active_emails.push(user.email.clone());
    }
}

Tip Annotation ile collect() Kullanın

// Farklı tiplere collect et
let names: Vec<_> = items.iter().map(|i| &i.name).collect();
let lookup: HashMap<_, _> = items.iter().map(|i| (i.id, i)).collect();
let combined: String = parts.iter().copied().collect();

// Result'ları collect et — ilk hatada kısa devre yapar
let parsed: Result<Vec<i32>, _> = strings.iter().map(|s| s.parse()).collect();

Eşzamanlılık

Paylaşılan Mutable State için Arc<Mutex<T>>

use std::sync::{Arc, Mutex};

let counter = Arc::new(Mutex::new(0));
let handles: Vec<_> = (0..10).map(|_| {
    let counter = Arc::clone(&counter);
    std::thread::spawn(move || {
        let mut num = counter.lock().expect("mutex poisoned");
        *num += 1;
    })
}).collect();

for handle in handles {
    handle.join().expect("worker thread panicked");
}

Mesaj Geçişi için Channel'lar

use std::sync::mpsc;

let (tx, rx) = mpsc::sync_channel(16); // Backpressure ile bounded channel

for i in 0..5 {
    let tx = tx.clone();
    std::thread::spawn(move || {
        tx.send(format!("message {i}")).expect("receiver disconnected");
    });
}
drop(tx); // Sender'ı kapat böylece rx iterator sonlanır

for msg in rx {
    println!("{msg}");
}

Tokio ile Async

use tokio::time::Duration;

async fn fetch_with_timeout(url: &str) -> Result<String> {
    let response = tokio::time::timeout(
        Duration::from_secs(5),
        reqwest::get(url),
    )
    .await
    .context("request timed out")?
    .context("request failed")?;

    response.text().await.context("failed to read body")
}

// Eşzamanlı görevler spawn et
async fn fetch_all(urls: Vec<String>) -> Vec<Result<String>> {
    let handles: Vec<_> = urls.into_iter()
        .map(|url| tokio::spawn(async move {
            fetch_with_timeout(&url).await
        }))
        .collect();

    let mut results = Vec::with_capacity(handles.len());
    for handle in handles {
        results.push(handle.await.unwrap_or_else(|e| panic!("spawned task panicked: {e}")));
    }
    results
}

Unsafe Kod

Unsafe Ne Zaman Kabul Edilebilir

// Kabul edilebilir: Belgelenmiş değişmezlerle FFI sınırı (Rust 2024+)
/// # Safety
/// `ptr` başlatılmış bir `Widget`'a geçerli, hizalı bir pointer olmalıdır.
unsafe fn widget_from_raw<'a>(ptr: *const Widget) -> &'a Widget {
    // SAFETY: çağıran ptr'nin geçerli ve hizalı olduğunu garanti eder
    unsafe { &*ptr }
}

// Kabul edilebilir: Doğruluk kanıtı ile performans-kritik yol
// SAFETY: döngü sınırı nedeniyle index her zaman < len
unsafe { slice.get_unchecked(index) }

Unsafe Ne Zaman Kabul EDİLEMEZ

// Kötü: Borrow checker'ı atlamak için unsafe kullanma
// Kötü: Kolaylık için unsafe kullanma
// Kötü: Safety yorumu olmadan unsafe kullanma
// Kötü: İlgisiz tipler arasında transmute etme

Modül Sistemi ve Crate Yapısı

Tipe Göre Değil, Domain'e Göre Düzenle

my_app/
├── src/
│   ├── main.rs
│   ├── lib.rs
│   ├── auth/          # Domain modülü
│   │   ├── mod.rs
│   │   ├── token.rs
│   │   └── middleware.rs
│   ├── orders/        # Domain modülü
│   │   ├── mod.rs
│   │   ├── model.rs
│   │   └── service.rs
│   └── db/            # Altyapı
│       ├── mod.rs
│       └── pool.rs
├── tests/             # Entegrasyon testleri
├── benches/           # Benchmark'lar
└── Cargo.toml

Görünürlük — Minimal Şekilde Açığa Çıkarın

// İyi: Dahili paylaşım için pub(crate)
pub(crate) fn validate_input(input: &str) -> bool {
    !input.is_empty()
}

// İyi: lib.rs'den public API'yi yeniden export et
pub mod auth;
pub use auth::AuthMiddleware;

// Kötü: Her şeyi pub yapmak
pub fn internal_helper() {} // pub(crate) veya private olmalı

Araç Entegrasyonu

Temel Komutlar

# Build ve kontrol
cargo build
cargo check              # Codegen olmadan hızlı tip kontrolü
cargo clippy             # Lint'ler ve öneriler
cargo fmt                # Kodu formatla

# Test etme
cargo test
cargo test -- --nocapture    # println çıktısını göster
cargo test --lib             # Sadece unit testler
cargo test --test integration # Sadece entegrasyon testleri

# Bağımlılıklar
cargo audit              # Güvenlik denetimi
cargo tree               # Bağımlılık ağacı
cargo update             # Bağımlılıkları güncelle

# Performans
cargo bench              # Benchmark'ları çalıştır

Hızlı Referans: Rust Deyimleri

Deyim	Açıklama
Clone etme, borrow al	Ownership gerekmedikçe clone yerine &T geçir
Yasadışı durumları temsil edilemez yap	Sadece geçerli durumları modellemek için enum'ları kullan
unwrap() yerine ?	Hataları yay, kütüphane/production kodunda asla panic
Validate etme, parse et	Sınırda yapılandırılmamış veriyi tiplendirilmiş struct'lara dönüştür
Tip güvenliği için newtype	Argüman değişimlerini önlemek için primitive'leri newtype'lara sar
Döngüler yerine iterator'ları tercih et	Deklaratif zincirler daha net ve genellikle daha hızlı
Result'larda #[must_use]	Çağıranların dönüş değerlerini işlemesini garanti et
Esnek ownership için Cow	Borrow yeterli olduğunda allocation'lardan kaçın
Kapsamlı eşleştirme	İş-kritik enum'lar için wildcard _ yok
Minimal pub yüzeyi	Dahili API'ler için pub(crate) kullan

Kaçınılacak Anti-Desenler

// Kötü: Production kodunda .unwrap()
let value = map.get("key").unwrap();

// Kötü: Nedenini anlamadan borrow checker'ı tatmin etmek için .clone()
let data = expensive_data.clone();
process(&original, &data);

// Kötü: &str yeterken String kullanma
fn greet(name: String) { /* &str olmalı */ }

// Kötü: Kütüphanelerde Box<dyn Error> (yerine thiserror kullanın)
fn parse(input: &str) -> Result<Data, Box<dyn std::error::Error>> { todo!() }

// Kötü: must_use uyarılarını yok sayma
let _ = validate(input); // Bir Result'ı sessizce atma

// Kötü: Async context'te bloke etme
async fn bad_async() {
    std::thread::sleep(Duration::from_secs(1)); // Executor'ı bloke eder!
    // Kullanın: tokio::time::sleep(Duration::from_secs(1)).await;
}

Unutmayın: Derlenir ise muhtemelen doğrudur — ama sadece unwrap() kullanmaktan kaçınır, unsafe'i minimize eder ve tip sisteminin sizin için çalışmasına izin verirseniz.