ابزارها و کتابخانه‌های ساخت رابط کاربری گرافیکی در زبان Rust

زبان برنامه‌نویسی Rust به دلیل ایمنی حافظه، عملکرد بالا، و قابلیت‌های مدرن خود به یکی از محبوب‌ترین زبان‌ها برای توسعه نرم‌افزارهای سیستمی تبدیل شده است. اگرچه Rust در ابتدا برای برنامه‌نویسی سیستمی طراحی شده بود، اما در سال‌های اخیر، ابزارها و کتابخانه‌های متعددی برای ساخت رابط‌های کاربری گرافیکی (GUI) در این زبان توسعه یافته‌اند. این مقاله به معرفی و بررسی مهم‌ترین ابزارها و کتابخانه‌های موجود برای ایجاد رابط‌های کاربری گرافیکی در Rust می‌پردازد و ویژگی‌ها، مزایا، و معایب هر یک را مورد بحث قرار می‌دهد.

چرا رابط کاربری گرافیکی در Rust؟

Rust با ویژگی‌هایی مانند ایمنی حافظه، عدم استفاده از زباله‌روب (Garbage Collector)، و عملکرد نزدیک به زبان‌های سطح پایین مانند C++، گزینه‌ای جذاب برای توسعه برنامه‌هایی است که نیاز به رابط کاربری گرافیکی دارند. در مقایسه با زبان‌هایی مثل پایتون که کتابخانه‌های GUI بالغی مانند Tkinter یا PyQt دارند، اکوسیستم Rust در حوزه GUI هنوز در حال توسعه است. با این حال، جامعه فعال Rust و حمایت شرکت‌هایی مانند موزیلا باعث شده تا ابزارهای قدرتمندی برای این منظور در دسترس قرار گیرند.

ساخت رابط کاربری گرافیکی در Rust می‌تواند برای پروژه‌هایی که نیاز به عملکرد بالا، امنیت حافظه، و کنترل دقیق منابع دارند، بسیار مناسب باشد. از برنامه‌های دسکتاپ گرفته تا ابزارهای چندپلتفرمی، Rust امکان توسعه برنامه‌هایی با رابط کاربری جذاب و کارآمد را فراهم می‌کند.

معیارهای انتخاب کتابخانه GUI

قبل از معرفی کتابخانه‌ها، مهم است که معیارهای انتخاب یک کتابخانه GUI مناسب را در نظر بگیریم:

• عملکرد: کتابخانه باید با فلسفه Rust برای ارائه عملکرد بالا هم‌خوانی داشته باشد.

• چندپلتفرمی بودن: پشتیبانی از سیستم‌عامل‌های مختلف (ویندوز، مک، لینوکس) ضروری است.

• سادگی استفاده: رابط برنامه‌نویسی (API) باید کاربرپسند و هم‌راستا با سینتکس Rust باشد.

• جامعه و پشتیبانی: وجود مستندات جامع و جامعه فعال برای رفع مشکلات اهمیت دارد.

• قابلیت‌های گرافیکی: پشتیبانی از ویجت‌های متنوع، انیمیشن‌ها، و رندرینگ پیشرفته.

• اندازه و وابستگی‌ها: کتابخانه‌های سبک‌تر با وابستگی‌های کمتر برای پروژه‌های کوچک مناسب‌تر هستند.

حالا به بررسی برخی از مهم‌ترین کتابخانه‌های GUI در Rust می‌پردازیم.

1. Druid

Druid یک فریم‌ورک GUI متن‌باز است که به طور خاص برای Rust طراحی شده و بر عملکرد و سادگی تمرکز دارد. این کتابخانه توسط تیم توسعه‌دهنده Xi Editor ایجاد شده و برای ساخت برنامه‌های دسکتاپ چندپلتفرمی مناسب است.

ویژگی‌ها:

• معماری داده‌محور: Druid از الگوی داده‌محور (data-driven) استفاده می‌کند که در آن رابط کاربری به صورت واکنشی (reactive) به تغییرات داده‌ها پاسخ می‌دهد.

• پشتیبانی چندپلتفرمی: روی ویندوز، مک، و لینوکس به خوبی کار می‌کند.

• رندرینگ پیشرفته: از موتور رندرینگ Piet استفاده می‌کند که امکان رندرینگ دوبعدی با کیفیت بالا را فراهم می‌آورد.

• سبک و سریع: Druid تلاش می‌کند تا با حداقل سربار، عملکردی نزدیک به زبان‌های سطح پایین ارائه دهد.

مزایا:

• ادغام عالی با اکوسیستم Rust.

• مستندات مناسب و جامعه رو به رشد.

• مناسب برای برنامه‌های دسکتاپ با نیاز به رندرینگ گرافیکی پیشرفته.

معایب:

• هنوز در مراحل اولیه توسعه است و ممکن است برخی ویژگی‌های پیشرفته GUI را نداشته باشد.

• ویجت‌های آماده محدودتری نسبت به فریم‌ورک‌های بالغ مانند Qt دارد.

مثال استفاده:

use druid::widget::{Button, Flex, Label};
use druid::{AppLauncher, LocalizedString, Widget, WindowDesc};

fn build_ui() -> impl Widget<u32> {
    let text = Label::new(|data: &u32, _env: &_| format!("شمارنده: {}", data));
    let button = Button::new("افزایش").on_click(|_ctx, data, _env| *data += 1);
    Flex::column().with_child(text).with_child(button)
}

fn main() {
    let main_window = WindowDesc::new(build_ui()).title("برنامه ساده");
    AppLauncher::with_window(main_window)
        .launch(0)
        .expect("خطا در راه‌اندازی");
}

2. egui

egui یک کتابخانه GUI سبک و فوری (immediate mode) است که برای ساخت رابط‌های کاربری ساده و سریع مناسب است. این کتابخانه به دلیل استفاده در ابزارهای گرافیکی و بازی‌ها شناخته شده است.

ویژگی‌ها:

• حالت فوری: برخلاف حالت‌های مبتنی بر ویجت (retained mode)، egui در هر فریم رابط کاربری را بازسازی می‌کند که این روش برای برنامه‌های پویا مناسب است.

• سبک و بدون وابستگی: نیازی به کتابخانه‌های سنگین خارجی ندارد.

• پشتیبانی از WebAssembly: امکان اجرای برنامه‌های GUI در مرورگر را فراهم می‌کند.

• ادغام با موتورهای بازی: به راحتی با کتابخانه‌هایی مثل wgpu یا ggez ادغام می‌شود.

مزایا:

• بسیار سبک و مناسب برای پروژه‌های کوچک یا ابزارهای توسعه.

• یادگیری آسان برای توسعه‌دهندگانی که با Rust آشنا هستند.

• مناسب برای برنامه‌های تعاملی و گرافیکی مانند ابزارهای ویرایشگر یا داشبورد.

معایب:

• ویجت‌های محدودتر نسبت به فریم‌ورک‌های سنتی.

• ممکن است برای برنامه‌های پیچیده دسکتاپ مناسب نباشد.

مثال استفاده:

use eframe::egui;

fn main() -> Result<(), eframe::Error> {
    let options = eframe::NativeOptions::default();
    eframe::run_simple_native("برنامه egui", options, |ctx, _frame| {
        egui::CentralPanel::default().show(ctx, |ui| {
            ui.heading("سلام، egui!");
            if ui.button("کلیک کنید").clicked() {
                println!("دکمه کلیک شد!");
            }
        });
    })
}

3. Slint

Slint (که قبلاً به نام SixtyFPS شناخته می‌شد) یک فریم‌ورک GUI چندپلتفرمی است که برای ساخت رابط‌های کاربری جذاب و مدرن طراحی شده است. این کتابخانه از یک زبان توصیفی (DSL) برای تعریف رابط کاربری استفاده می‌کند.

ویژگی‌ها:

• زبان توصیفی: رابط کاربری با استفاده از یک سینتکس شبیه به QML تعریف می‌شود.

• پشتیبانی از WebAssembly: امکان اجرای برنامه‌ها در مرورگر.

• عملکرد بالا: بهینه‌سازی شده برای دستگاه‌های با منابع محدود.

• پشتیبانی از انیمیشن‌ها: قابلیت افزودن انیمیشن‌های پیچیده به رابط کاربری.

مزایا:

• رابط کاربری زیبا و مدرن با حداقل کدنویسی.

• مناسب برای برنامه‌های چندپلتفرمی و تعاملی.

• مستندات خوب و جامعه رو به رشد.

معایب:

• نیاز به یادگیری زبان توصیفی Slint.

• هنوز به اندازه Qt یا GTK بالغ نیست.

مثال استفاده:

import { Button, VerticalBox } from "slint";

MainWindow {
    title: "برنامه Slint";
    VerticalBox {
        Button {
            text: "کلیک کنید";
            clicked => { println!("دکمه کلیک شد!"); }
        }
    }
}

4. Iced

Iced یک کتابخانه GUI متن‌باز است که از معماری Elm الهام گرفته شده و برای ساخت برنامه‌های دسکتاپ و وب مناسب است. این کتابخانه بر سادگی و عملکرد تمرکز دارد.

ویژگی‌ها:

• معماری Elm: از الگوی پیام‌محور برای مدیریت حالت استفاده می‌کند.

• چندپلتفرمی: پشتیبانی از ویندوز، مک، لینوکس، و WebAssembly.

• رندرینگ انعطاف‌پذیر: از wgpu برای رندرینگ استفاده می‌کند.

• جامعه فعال: به سرعت در حال توسعه و بهبود است.

مزایا:

• سینتکس تمیز و قابل فهم.

• مناسب برای توسعه‌دهندگانی که با معماری‌های واکنشی آشنا هستند.

• پشتیبانی از WebAssembly برای برنامه‌های وب.

معایب:

• ویجت‌های محدودتر نسبت به فریم‌ورک‌های قدیمی‌تر.

• مستندات هنوز در حال تکمیل است.

مثال استفاده:

use iced::widget::{button, column, text};
use iced::{Element, Sandbox, Settings};

#[derive(Default)]
struct Counter {
    value: i32,
}

#[derive(Debug, Clone)]
enum Message {
    Increment,
}

impl Sandbox for Counter {
    type Message = Message;

    fn new() -> Self {
        Counter::default()
    }

    fn title(&self) -> String {
        String::from("برنامه Iced")
    }

    fn update(&mut self, message: Message) {
        match message {
            Message::Increment => self.value += 1,
        }
    }

    fn view(&self) -> Element<Message> {
        column![
            text(format!("شمارنده: {}", self.value)),
            button("افزایش").on_press(Message::Increment),
        ]
        .into()
    }
}

fn main() -> iced::Result {
    Counter::run(Settings::default())
}

5. GTK-rs

GTK-rs یک اتصال (binding) برای کتابخانه GTK است که به زبان C نوشته شده و یکی از محبوب‌ترین ابزارهای ساخت GUI در لینوکس است. این کتابخانه امکان استفاده از قابلیت‌های GTK را در Rust فراهم می‌کند.

ویژگی‌ها:

• ویجت‌های غنی: مجموعه گسترده‌ای از ویجت‌های آماده برای ساخت برنامه‌های پیچیده.

• پشتیبانی قوی از لینوکس: به‌ویژه در محیط‌های گنوم.

• ادغام با Glade: امکان طراحی رابط کاربری با ابزارهای گرافیکی.

مزایا:

• بسیار بالغ و پایدار.

• مناسب برای برنامه‌های دسکتاپ پیچیده.

• مستندات و جامعه قوی به دلیل قدمت GTK.

معایب:

• وابستگی به کتابخانه‌های سیستمی که ممکن است نصب را پیچیده کند.

• کمتر با فلسفه Rust هم‌خوانی دارد (به دلیل استفاده از C).

6. Qt (با اتصال Rust)

Qt یک فریم‌ورک قدرتمند و بالغ برای ساخت GUI است که از طریق اتصال‌هایی مانند qt-rs در Rust قابل استفاده است. این کتابخانه برای برنامه‌های دسکتاپ و موبایل مناسب است.

ویژگی‌ها:

• ویجت‌های حرفه‌ای: مجموعه‌ای کامل از ابزارهای گرافیکی.

• چندپلتفرمی: پشتیبانی عالی از ویندوز، مک، لینوکس، و حتی موبایل.

• ابزارهای طراحی: امکان استفاده از Qt Designer برای طراحی رابط کاربری.

معایب:

• اتصال‌های Rust برای Qt هنوز در حال توسعه هستند و ممکن است ناپایدار باشند.

• وابستگی به کتابخانه‌های سنگین Qt.

نتیجه‌گیری

اکوسیستم Rust در زمینه توسعه رابط کاربری گرافیکی در حال رشد سریع است. کتابخانه‌هایی مانند Druid، egui، Slint، و Iced هر یک ویژگی‌های منحصربه‌فردی ارائه می‌دهند که بسته به نیاز پروژه می‌توانند مناسب باشند. برای پروژه‌های سبک و سریع، egui و Iced گزینه‌های عالی هستند، در حالی که Druid و Slint برای برنامه‌های پیچیده‌تر مناسب‌اند. اگر به دنبال فریم‌ورک‌های بالغ هستید، GTK-rs و Qt می‌توانند انتخاب‌های خوبی باشند، هرچند ممکن است با پیچیدگی‌های بیشتری همراه باشند.

توصیه می‌شود قبل از انتخاب کتابخانه، نیازهای پروژه خود را به دقت بررسی کنید و مستندات و نمونه‌کدهای هر کتابخانه را آزمایش کنید. با توجه به رشد سریع جامعه Rust، انتظار می‌رود که در آینده ابزارهای بیشتری برای توسعه GUI در این زبان ارائه شوند.