在系统编程和高性能计算领域，C++ 长期以来一直是王者。然而，近年来 Rust 的崛起为开发者提供了新的选择。本文将深入探讨 Rust 和 C++ 在性能方面的比较，帮助你了解这两种强大语言的优劣势。
主要特性比较
内存安全性
Rust：通过所有权系统在编译时保证内存安全 C++：依赖开发者经验，容易出现内存泄漏和悬垂指针
并发性
Rust：内置并发安全机制 C++：需要额外注意线程安全问题
编译速度
Rust：编译速度较慢，但增量编译有所改善 C++：编译速度较快，特别是使用预编译头文件时
生态系统
Rust：生态系统正在快速增长 C++：拥有庞大而成熟的生态系统
学习曲线
Rust：陡峭的学习曲线，新概念较多 C++：对于有编程经验的人来说相对容易上手
快速上手性能比较
让我们通过一个简单的例子来比较 Rust 和 C++ 的性能：计算斐波那契数列的第 n 项。
Rust 版本：
use std::time::Instant;
fn fibonacci(n: u64) -> u64 {
if n <= 1 {
return n;
}
fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2)
}
fn main() {
let n = 40;
let start = Instant::now();
let result = fibonacci(n);
let duration = start.elapsed();
println!("斐波那契数列第 {} 项是：{}", n, result);
println!("计算耗时：{:?}", duration);
}
C++ 版本：
#include <iostream>
#include <chrono>
uint64_t fibonacci(uint64_t n) {
if (n <= 1) {
return n;
}
return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}
int main() {
uint64_t n = 40;
auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
uint64_t result = fibonacci(n);
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
std::chrono::duration<double> duration = end - start;
std::cout << "斐波那契数列第 " << n << " 项是：" << result << std::endl;
std::cout << "计算耗时：" << duration.count() << " 秒" << std::endl;
return 0;
}
在我的测试环境中，两种语言的性能表现非常接近，通常 Rust 版本略快一些。但请注意，这个简单的递归实现并不能完全代表两种语言的性能差异。在更复杂的实际应用中，性能差异可能会更加明显。
性能比较分析
编译优化
Rust 和 C++ 都有强大的编译器优化能力 Rust 的 LLVM 后端提供了出色的优化 C++ 编译器经过多年发展，优化技术非常成熟
运行时开销
Rust 的零成本抽象意味着很多安全检查在编译时完成 C++ 的一些特性（如异常处理）可能带来运行时开销
内存管理
Rust 的所有权系统在某些情况下可能导致额外的内存复制 C++ 的手动内存管理给予了开发者更多控制权，但也增加了出错风险
并发性能
Rust 的并发安全保证可能在某些情况下带来轻微的性能损失 C++ 的并发模型更加灵活，但需要开发者格外小心
特定领域性能
在系统编程、游戏开发等领域，C++ 仍然是首选 Rust 在 Web 后端、嵌入式系统等新兴领域表现出色
总结
Rust 和 C++ 都是性能卓越的编程语言，在大多数情况下，它们的性能表现旗鼓相当。选择使用哪种语言通常取决于项目需求、团队经验和个人偏好。
如果你需要绝对的性能控制和成熟的生态系统，C++ 可能是更好的选择。 如果你重视内存安全和并发安全，同时不想牺牲太多性能，Rust 是一个很好的选择。
最终，两种语言都有其独特的优势。随着 Rust 生态系统的不断发展和成熟，我们可以期待看到更多在性能关键型应用中使用 Rust 的案例。无论你选择哪种语言，持续学习和实践都是提高代码质量和性能的关键。
参考文章
"Performance: Rust vs. C++" - https://kornel.ski/rust-c-speed "Benchmarking C++, Rust, and D" - https://medium.com/tokio-rs/benchmarking-c-rust-and-d-8dcaad396374 "Why Rust is the Most Loved Language by Developers" - https://stackoverflow.blog/2020/06/05/why-the-developers-who-use-rust-love-it-so-much/ "C++ vs Rust: an async Thread-per-Core story" - https://www.iskriv.com/posts/cpp-vs-rust/
