“过早优化是万恶之源”的时代已经过去了
Rust 性能优化是关于让你的程序运行得更快，并使用更少的计算机资源。让我们探索一些容易理解的技术，它们可以帮助你编写更快的 Rust 代码。
1. 使用正确的数据结构
选择适合你数据的容器。
想象一下数据结构就像不同类型的盒子。有些盒子非常适合存储许多类似的物品（比如 Vec），而有些盒子则非常适合将成对的物品放在一起（比如 HashMap）。选择合适的“盒子”可以使你的程序运行得更快。
示例：对数字列表使用 Vec
fn main() {
let mut numbers = Vec::with_capacity(5); // 创建一个可以容纳 5 个数字的盒子
numbers.extend_from_slice(&[1, 2, 3, 4, 5]); // 将 5 个数字有效地放入盒子中
}
2. 利用零成本抽象
编写清晰的代码，其运行速度与复杂代码一样快。
Rust 允许你编写易于阅读的代码，计算机可以将其转换为非常快的指令。这就像拥有一个神奇的翻译器，它将你的简单指令转换为超高效的计划。
示例：使用迭代器（就像一个智能传送带，用于你的数据）
fn sum_of_squares(numbers: &[i32]) -> i32 {
numbers.iter().map(|&x| x * x).sum()
}
3. 最小化分配
避免不断地请求新的内存。
每当你的程序需要新的内存时，它就像去商店购物一样。如果你去得太频繁，你会浪费时间。相反，尝试尽可能地重复使用你拥有的内存，或者在可能的情况下借用内存（使用引用）。
使用引用（借用而不是复制）
fn process_data(data: &[u8]) -> usize {
// 在不进行复制的情况下处理数据
data.len()
}
4. 分析你的代码
使用工具来查找程序中的慢速部分。
分析就像使用秒表来计时比赛的不同部分一样。它可以帮助你找到代码中哪些部分运行时间过长，这样你就可以知道该改进哪些部分。
5. 使用发布模式构建
告诉 Rust 生成程序的最快速版本。
当你完成开发后，使用 --release 标志。这就像告诉 Rust 放手一搏，使用它所有的速度技巧。
cargo build --release
6. 利用 Rust 的所有权系统
使用 Rust 处理数据的规则来使你的程序运行得更快。
Rust 对你如何使用数据有特殊的规则。这些规则可能看起来很严格，但它们可以帮助你的程序快速运行，并避免常见的错误。
示例：移动语义（放弃数据而不是复制它）
fn main() {
let mut str = String::from("Bravo");
process_string(str); // 将 'str' 交给函数，不要复制
// 'str' 在这里不再可用
}
fn process_string(str: String) {
// 对 str 做一些事情
}
7. 明智地使用 unsafe
有时打破安全规则，但在这样做时要非常小心。
Rust 具有安全保障措施来防止错误。有时，你可以为了速度而绕过这些措施，但这就像在电动工具上禁用安全装置一样——有时很有用，但很危险。
8. 针对并行性进行优化
使你的程序同时执行许多事情。
如果你的计算机有多个核心（就像拥有多个工作者一样），你可以在它们之间分配你的任务以更快地完成。
示例：并行处理（就像让多个工作者汇总数字一样）
use rayon::prelude::*;
fn parallel_sum(numbers: &[i32]) -> i32 {
numbers.par_iter().sum()
}
9. 使用合适的类型
为你的数据选择正确的变量类型。
为你的数据选择正确的类型就像为工作选择合适的工具一样。对于正数使用 u32 就好像当你需要锤子时使用锤子，而不是螺丝刀一样。
10. 基准测试和迭代
衡量你的程序运行速度，然后尝试改进它。
使用工具来精确地计时你的程序。然后，进行更改并再次测量，以查看它是否变快了。这就像调整汽车引擎一样——测量、调整和重复。
示例：使用 Criterion 进行精确计时
use criterion::{black_box, criterion_group, criterion_main, Criterion};
fn fibonacci(n: u64) -> u64 {
match n {
0 => 1,
1 => 1,
n => fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2),
}
}
fn criterion_benchmark(c: &mut Criterion) {
c.bench_function("fib 20", |b| b.iter(|| fibonacci(black_box(20))));
}
criterion_group!(benches, criterion_benchmark);
criterion_main!(benches);
参考资料
https://rust-lang-nursery.github.io/rust-cookbook/ https://www.reddit.com/r/rust/comments/qy2i9o/resources_for_rust_best_practices/ https://rust-unofficial.github.io/patterns/ https://doc.rust-lang.org/stable/book/ch03-00-common-programming-concepts.html
结论
使 Rust 程序运行得更快是关于使用合适的工具和技术。通过选择良好的数据结构、避免不必要的工作以及使用 Rust 的特殊功能，你可以编写既易于理解又非常快的程序。请记住，要测量程序的速度，并不断尝试一点一点地改进它。
