rust vs c性能

Question

我想学习一点关于rust任务的知识，所以我做了一个PI的蒙特卡洛计算。现在我的困惑是，为什么单线程C版本比4向线程Rust版本快4倍。很明显，我做错了什么，或者我的心理表现模型偏离了。

下面是C语言版本：

#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

#define PI 3.1415926535897932

double monte_carlo_pi(int nparts)
{
    int i, in=0;
    double x, y;
    srand(getpid());

    for (i=0; i<nparts; i++) {
        x = (double)rand()/(double)RAND_MAX;
        y = (double)rand()/(double)RAND_MAX;

            if (x*x + y*y < 1.0) {
            in++;
        }
    }

    return in/(double)nparts * 4.0;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int nparts;
    double mc_pi;

    nparts = atoi(argv[1]);
    mc_pi = monte_carlo_pi(nparts);
    printf("computed: %f error: %f\n", mc_pi, mc_pi - PI);
}

Rust版本不是逐行端口：

use std::rand;
use std::rand::distributions::{IndependentSample,Range};

fn monte_carlo_pi(nparts: uint ) -> uint {
    let between = Range::new(0f64,1f64);
    let mut rng = rand::task_rng();
    let mut in_circle = 0u;
    for _ in range(0u, nparts) {
        let a = between.ind_sample(&mut rng);
    let b = between.ind_sample(&mut rng);

    if a*a + b*b <= 1.0 {
        in_circle += 1;
    }
    }
    in_circle
}

fn main() {
    let (tx, rx) = channel();

    let ntasks = 4u;
    let nparts = 100000000u; /* I haven't learned how to parse cmnd line args yet!*/
    for _ in range(0u, ntasks) {
        let child_tx = tx.clone();
        spawn(proc() {
        child_tx.send(monte_carlo_pi(nparts/ntasks));
        });
    }

    let result = rx.recv() + rx.recv() + rx.recv() + rx.recv();

    println!("pi is {}", (result as f64)/(nparts as f64)*4.0);
}

构建C版本并计时：

$ clang -O2 mc-pi.c -o mc-pi-c; time ./mc-pi-c 100000000
computed: 3.141700 error: 0.000108
./mc-pi-c 100000000  1.68s user 0.00s system 99% cpu 1.683 total

构建Rust版本并对其计时：

$ rustc -v      
rustc 0.12.0-nightly (740905042 2014-09-29 23:52:21 +0000)
$ rustc --opt-level 2 --debuginfo 0 mc-pi.rs -o mc-pi-rust; time ./mc-pi-rust  
pi is 3.141327
./mc-pi-rust  2.40s user 24.56s system 352% cpu 7.654 tota

Answer 1

正如Dogbert所观察到的，瓶颈是随机数生成器。这里有一个速度很快，并且在每个线程上以不同方式播种的方法

fn monte_carlo_pi(id: u32, nparts: uint ) -> uint {
    ...
    let mut rng: XorShiftRng = SeedableRng::from_seed([id,id,id,id]);
    ...
}

Answer 2

有意义的基准测试是一件棘手的事情，因为你有各种各样的优化选项，等等。此外，代码的结构可能会产生巨大的影响。

比较C和Rust有点像比较苹果和橙子。我们通常使用像上面这样的计算密集型算法，但现实世界可能会抛出一条曲线。

话虽如此，一般来说，Rust可以而且确实接近C和C++的性能，而且大多数likey在并发任务上通常可以做得更好。

看看这里的基准测试：

https://benchmarksgame-team.pages.debian.net/benchmarksgame/fastest/rust-clang.html

我选择了Rust与C Clang基准测试比较，因为两者都依赖于底层的LLVM。

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另一方面，与C gcc的比较得出了不同的结果：

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猜猜发生了什么？铁锈仍然领先！

我恳求您更详细地探索Benchmark Game站点。在某些情况下，C语言在某些情况下会超越Rust。

通常，当您创建现实世界的解决方案时，您希望针对特定的情况进行性能基准测试。一定要这样做，因为你经常会对结果感到惊讶。永远不要假设。

我认为太多时候，基准被用来转发“我的语言比你的语言更好”风格的rwar。但作为一个在他漫长的职业生涯中使用过20多种计算机语言的人，我总是说，这是一个关于工作的最佳工具的问题。