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【CSDN 编者按】编程语言界，在编译上，有两种语言比较出名，一个是老牌的 C++，一个是近几年因安全的性能而流行起来的 Rust，其都是被评为编译很慢的语言那么这两种语言相较而言，究竟孰优孰劣，本文作者进行了测试，我们不妨通过其实验一探究竟。

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原文链接：https://quick-lint-js.com/blog/cpp-vs-rust-build-times/声明：本文为 CSDN 翻译，未经允许，禁止转载作者 | quick-lint-js译者 | 弯月 责编 | 屠敏出品 | CSDN（ID：CSDNnews）。

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众所周知，C++ 的编译十分缓慢。编程圈子有一个著名的梗：“代码正在编译”，这个梗就来自 C++。

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像 Google Chromium 这样的项目在最新的硬件上也需要一个小时才能构建完成，在旧硬件上则需要长达六个小时文档里记载了数不清的加速编译的技巧，还有许多很容易出错的捷径，用来减少每次编译的代码量。

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即使使用数千美元的云计算，Chromium 的构建时间也需要几十分钟我完全无法接受这一点这样如何能正常工作？Rust 也有类似的传言：编译时间是个大问题但这真的是 Rust 的问题，还是黑 Rust 的谣言？跟 C++ 的编译时间相比，Rust 又如何呢？。

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我很关心编译速度和运行时性能更快的构建测试循环可以提高生产力，而且可以让编程更快乐，那么我就能让软件的运行速度更快，客户也能更开心所以，我决定亲眼看看 Rust 是否真的像他们说的那么差我的计划如下：找一个开源 C++ 项目；

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将项目的某一部分单独分离出来变成一个小项目；用 Rust 逐行重写 C++ 代码；优化 C++ 项目和 Rust 项目的编译时间；比较两个项目的编译和测试时间我的假设是（猜测，不是结论）：Rust 的代码行数比 C++ 略少。

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因为C++中大多数函数和方法都需要定义两次（头文件中一次，实现中一次）Rust 则不需要这样做，因此代码行数就会减少需要进行完整编译时，C++ 比 Rust 需要更多时间（即 Rust 胜出）这是因为 C++ 的 #include 和模板需要在每个 .cpp 中进行编译。

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虽然可以并行进行，但并行并不完美对于增量构建，Rust 的编译时间比 C++ 多（即 C++ 胜出）这是因为 Rust 一次编译一个 crate，而不像 C++ 那样一次编译一个文件，所以即使只有很小的变化，Rust 也要重新编译更多的代码。

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你认为如何？我进行了一项调查：

42% 的人认为 C++ 会获胜，35% 的人认为需要具体分析，17% 的人认为 Rust 会获胜下面，实验开始！寻找 C++ 和 Rust 的实验对象寻找项目如果需要花一个月来移植代码，我要移植哪个呢？我的挑选条件如下：。

很少或没有第三方依赖（标准库没关系）；可以在 Linux 或 macOS 上运行（我不太关心在 Windows 上的编译时间）；有大量的测试用例（没有测试用例，我没办法知道我写的Rust代码是否正确）；

涉及多种技术：FFI、指针、标准和自定义容器、工具类和函数、I/O、并发、泛型、宏、SIMD、继承最后的选择很简单：选我前几年写过的项目！我将移植之前在 quick-lint-js（https://quick-lint-js.com/blog/cpp-vs-rust-build-times/#:~:text=quick%2Dlint%2Djs%20project）项目中编写的 JavaScript 词法分析器。

修剪 C++ 代码quick-link-js 的 C++ 部分包含大约 10 万行代码我不会把这么多代码全都移植到 Rust，否则要花费一年时间！所以只选了 JavaScript 词法分析器部分这需要涉及项目中的其他部分：。

诊断系统翻译系统（用于诊断）多种内存分配器和容器（如 bump 分配器、适用于 SIMD 的字符串等）多种工具函数（如 UTF-8 解码器、SIMD 封装等）测试辅助代码（如自定义的断言宏）C API不幸的是，这个子集并不包含任何并发或 I/O 代码。

也就是说，我没办法测试 Rust 的 async/await 在编译时间上的额外开销不过在 quick-lint-js 中这种代码并不多，所以不是什么大问题首先，我复制了所有 C++ 代码，然后删掉了与词法分析器无关的东西，如语法分析器和 LSP 服务器等，直到无法删除任何代码为止。

整个过程中都要保证 C++ 测试通过将 quick-lint-js 的代码精简到词法分析器（以及它所需的任何其他代码）之后，得到了大约 1.7 万行 C++ 代码：

重写如何重写数千行 C++ 代码呢？只能一次重写一个文件下面是具体的过程：从某个模块着手；复制代码和测试，用查找替换的方法修正某些语法，然后不断运行 cargo test，直到编译通过、测试通过；如果需要先转换其他模块，则返回第二步对其进行转换，然后再回到该模块；。

如果还有模块尚未转换，则返回第一步Rust 和 C++ 项目有一个主要区别可能会影响编译时间在 C++ 项目中，诊断系统中包含许多代码生成、宏和 constexpr而在 Rust 移植中，我采用了代码生成、proc 宏、普通的宏，还有一些 const。

我听说 proc 宏很慢的原因只是它们很难写好我希望我的 proc 宏写得还不错最后的 Rust 项目要比 C++ 项目略大一些。C++有 16,600 行代码，而 Rust 有 17,100 行。

优化 Rust 的编译时间我很在意编译时间因此，我的 C++ 项目已经针对编译时间做了许多优化我需要针对 Rust 项目进行类似的优化我们来尝试一下以下手段，以优化 Rust 项目的编译时间：更快的连接器。

Cranelift 后端编译器和连接器的标志不同的工作区和测试布局尽可能减少依赖特性cargo-nextest通过 PGO 定制的工具链更快的连接器第一步是对构建进行性能测试首先通过 -Zself-profile 标志进行测试。

在我的项目中，该标志会输出两个不同的文件在其中一个文件中，run_linker 阶段的时间最长：

我曾经将连接器换成 mold linker，成功地改善了 C++ 的编译时间。我们在 Rust 项目上试试看：

很可惜，几乎看不到显著的改善。上面是 Linux 的情况。macOS 也有另一个连接器：lld 和 zld。我们试试看：

在 macOS 上，换成另一种连接器也没有任何显著的改善可能是因为 Linux 和 macOS 的默认连接器对于我的小项目来说已经非常优秀了进一步优化的连接器（Mold、lld、zld）可能在大型项目上表现更好。

Cranelift 后端我们再来看看 -Zself-profile 性能测试对于另一个文件来说，LLVM_module_­codegen_emit_obj 和 LLVM_passes 阶段时间最长：。

我听说，除了默认的 rustc 后端 LLVM 之外，还有一个名为 Cranelift 的后端我用 rustc Cranelift 后端尝试编译了一下，-Zself-profile 的结果很令人振奋：

但很可惜，使用 Cranelift 的实际编译时间甚至还不如 LLVM：

编译器和连接器选项编译器有许多开关，可以加速编译（或减缓编译）我们来尝试一部分：-Zshare-generics=y (rustc) (实验性质的选项)-Clink-args=-Wl,-s (rustc)。

debug = false (Cargo)debug-assertions = false (Cargo)incremental = true and incremental = false (Cargo)

overflow-checks = false (Cargo)panic = abort (Cargo)lib.doctest = false (Cargo)lib.test = false (Cargo)

注意：quick, -Zshare-generics=y 相当于 quick, incremental=true 加上启用 -Zshare-generics=y 标志其他条形图没有启用 -Zshare-generics=y，因为该选项仍不稳定（因此只能用仍在开发中的Rust编译器）。

大部分选项都有文档，但我没看到有人说过使用 -s 连接选项-s 能删除调试信息，包括静态连接的 Rust 标准库中的调试信息这就意味着连接器的工作量更少，从而能减少连接的时间工作区和测试布局Rust 和 Cargo 对于文件的位置有一定的灵活性。

该项目有三种合理的布局：

理论上，如果将代码分割到多个 crate 中，Cargo 就能并行调用 rustc由于我的 Linux 机器有一个 32 线程的 CPU，macOS 机器有一个 10 线程 CPU，所以感觉启用并行应该能降低构建时间。

对于给定的 crate，Rust 项目中也有多个地方可以放置测试用例：

由于依赖循环，我没办法针对 tests 位于 src 内的布局进行测试。但我针对其他布局的各种组合进行了测试：

工作区配置（不论是分离的测试可执行文件（即多个测试用的exe文件）或合并成一个测试可执行文件（只有一个测试用的exe））似乎效果最好所以我们后文采用工作区、多个测试可执行文件的配置尽可能减少依赖特性许多 crate 支持可选的特性。

有时，可选特性是默认启用的我们用 cargo tree 看看启用了哪些特性：

libc crate 有一个特性名为 std。我们将其禁用并测试，看看构建时间是否有改善：

构建时间并没有任何提高也许std特性并没有什么有意义的工作？cargo-nextestcargo-nextest工具宣称“相较于cargo test，速度最多可以提高60%”我的Rust代码中有44%都是测试，也许cargo-nextest有用。

我们来试试并比较一下构建和测试的时间

在我的Linux机器上，cargo-nextest并没有改善，也没有变差。虽然输出结果漂亮了许多……

在macOS上会怎样呢？

在我的MacBookPro上，cargo-nextest的确快了那么一点点不知道为什么加速跟操作系统有关也许实际上跟硬件有关？采用通过PGO定制的工具链对于C++构建来说，我发现通过PGO（profile-guided optimizations，根据性能测试进行的优化，有时也称FDO）编译出的C++编译器，在性能上有很大提升。

我们针对Rust工具链尝试一下PGO，然后再尝试用LLVM BOLT优化rustc，以及-Ctarget-cpu=native

与C++编译器相比，似乎通过rustup发布的Rust工具链已经优化得很好了PGO+BOLT带来的性能提升不到10%但提升就是提升，所以接下来我们使用优化后的工具链与C++作比较优化C++构建在原始的C++项目quick-lint-js上工作时，我已经使用常见的技术对其进行了优化，如PCH、禁用异常和RTTI、调整构建选项、删除无用的#include、将代码移出头文件、将模板实例化外置等。

但C++有多种编译器和连接器我们来比较一下它们，然后选择最好的一个跟Rust进行比较

在Linux上，GCC显然是个异类Clang要快得多而我自己构建的Clang（与Rust构建一样，采用了PGO和BOLT）比Ubuntu自带的Clang又有很大提升libstdc++构建平均而言比libc++快一点点。

我们采用自己构建的Clang和libstd++，代表C++与Rust进行比较

在macOS上，Xcode自带的Clang似乎比LLVM网站上提供的Clang工具链更好我采用Xcode的Clang与Rust比较C++20模块我的C++代码使用了#include但C++20的import怎样呢？C++20的模块会让编译更快吗？。

我在项目中尝试了C++20截至目前，Linux上的CMake对于模块的支持仍然处于早期试验阶段，就连基本的helloworld都不能正常工作也许2023年C++20的模块会有长足发展我非常希望如此，但至少目前，我只能用C++传统的#include。

C++和Rust的构建时间比较我把C++项目移植到了Rust，并尽可能优化了Rust的构建时间。现在哪个编译器更快，C++还是Rust？

在我的Linux机器上，Rust构建有时候比C++快，但有时慢，或者不相上下在incremental lex测试中（该测试修改的文件最大），Clang比rustc更快但对于其他增量测试，rustc领先 。

但是，在macOS上，结论完全不同C++构建通常比Rust构建快得多在incremental test-utf-8测试中（该测试修改的文件为中等大小），rustc编译得比Clang略快但在所有其他增量测试以及完整构建中，Clang显然要快得多。

对于超过1.7万行的大项目我只测试了1.7万行代码的小项目对于大项目（比如10万行），构建时间如何呢？为了测试C++和Rust编译器在大项目上的表现，我选择了最大的模块（词法分析器）并将其代码和测试用例复制了多个副本（8个、16个以及24个）。

由于我的性能测试也包括了运行测试的时间，所以我认为时间应该会线性增加。

Rust和Clang的编译时间都是线性增长的，符合我的预期对于C++而言，头文件（incremental diag-types）的变化对构建时间的影响最大，这一点符合预期在其他增量测试中，构建时间增长的幅度较小，这要归功于Mold连接器。

我对Rust感到失望，即使在incremental test-utf-8测试中，rust的表现也不尽如人意（该测试添加了一些不相关的文件，因此不应该会受到太大影响）该测试使用了工作区、多个测试exe文件，这意味着test-utf-8应该有自己的可执行文件，应该是单独编译的。

结论Rust的编译时间是问题吗？是有许多技巧可以加快构建，但我没找到任何方法能够带来数量级上的提升Rust的构建时间是否和C++一样差？是对于大型项目，开发的编译时间甚至比C++更差，至少对于我的编程风格是这样。

回顾一下我的假设，可以看到假设的所有方面都错了：Rust移植版本比C++版本的代码行数更多，而不是更少对于完整编译（1.7万行代码），C++消耗的时间基本上与Rust相同，甚至更少（10万+代码），而不会更多。

对于增量构建，Rust有时候消耗时间更短，有时更长（1.7万行代码），或者长得多（10万+代码），但也不一定是不是很失望？是的在移植的过程中我学到了许多Rust的知识例如，proc宏可以替换三种不同的代码生成器，从而简化构建流水线，也可以让贡献者更容易提交代码。

我并不想念头文件，我也很感谢Rust的工具（特别是Cargo、rustup和miri）我决定不再移植quick-lint-js的其余部分到Rust但如果构建时间能显著改善，也许我会改变主意《2022-2023 中国开发者大调查》重磅启动，欢迎扫描下方二维码，参与问卷调研，更有 iPad 等精美大礼等你拿！。