尽管学习曲线陡峭,Rust已经证明了自己是一门值得掌握的语言。今天,让我们深入研究一下Rust优于C++语言的原因。
原因1:积极的编译器优化
例如,下面的函数可能会或可能不会被C++编译器内联,但LLVM肯定会内联它。
fn f(n: i32, dp: &mut Vec<i32>) -> i32 { let n1 = n as usize; if dp[n1] != -1 { return dp[n1]; } dp[n1] = Self::f(n-1, dp) + Self::f(n-2, dp) + Self::f(n-3, dp); dp[n1]}
原因2:较低的运行时开销
什么是栈展开?
每当抛出异常时,在栈上开始分配资源和调用对象的析构函数的过程,这称为栈展开。
class Resource {public: Resource() { std::cout << "Resource acquired/n"; } ~Resource() { std::cout << "Resource released/n"; }};void foo() { Resource res; // Resource acquired throw std::runtime_error("Error in foo");}int main() { try { foo(); } catch (const std::runtime_error& e) { std::cerr << "Caught exception: " << e.what() << std::endl; } return 0;}
栈展开是如何工作的?
栈展开有运行时开销,当存在深度嵌套的函数调用或具有复杂析构函数的对象时,将花费时间来释放对象。
Rust的Result和Option类型用于错误处理,通过模式匹配而不是异常来处理。
fn divide(a: i32, b: i32) -> Result { if b == 0 { return Err("Division by zero"); } Ok(a / b)}fn main() { match divide(10, 0) { Ok(result) => println!("Result: {}", result), Err(e) => eprintln!("Error: {}", e), }}
增加二进制大小:
运行时类型信息(RTTI),RTTI意味着在运行时执行动态类型检查和类型转换。当启用RTTI时,编译器在二进制文件中包含额外的元数据以支持动态类型信息。
这些元数据通常包括:类型信息表(类型描述符)、用于动态调度等的虚函数表(vtable)。这些表增加了二进制文件的大小,特别是对于具有大量多态类的程序。
增加执行时间:
动态强制转换(dynamic_cast),这包括运行时类型检查,以确保转换的正确性。这种类型检查增加了程序执行时间的开销。
虚函数调用,C++语言中的动态多态性适用于虚函数调用,这需要在运行时查找适当的函数。与静态调度相比,会产生额外的运行时开销。
#include <iostream>#include <typeinfo>class Base {public: virtual ~Base() {}};class Derived : public Base {};int main() { Base* ptr = new Derived(); Derived* derived = dynamic_cast(ptr); if (derived) { std::cout << "Dynamic cast successful/n"; } else { std::cout << "Dynamic cast failed/n"; } delete ptr; return 0;}
Rust的类型系统支持多态行为和动态分派(基于trait和enum),而不需要RTTI。Box启用动态分派,不需要运行时类型信息。
trait Printable { fn print(&self);}struct Base;struct Derived;impl Printable for Base { fn print(&self) { println!("Base"); }}impl Printable for Derived { fn print(&self) { println!("Derived"); }}fn main() { let base: Box = Box::new(Derived); base.print();}
Rust的编译器建立在LLVM上,将高级结构转换为高效的机器码。
Rust优于C++的这两个原因成立吗???
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