编译配置

by @sinsong

好的构建配置可以提升 Rust 程序的性能，不需要修改程序代码。

Release 构建

Rust 性能建议中最重要的一点很简单，但也 容易被忽视： 当你需要更好的性能的时候，确保你使用 release 构建，而不是 debug 构建。 通常给 Cargo 指定 --release 标志就可以做到。

release 构建运行的通常比 debug 构建快 很多。 比 debug 构建快 10-100 倍很正常。

默认的是debug构建—— 如果你运行 cargo build，cargo run，rustc，并且不带其他选项，就会生成 debug 构建。 debug 构建对调试很有用，但是并不优化。

看看 cargo build 运行后输出的最后一行：

Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 29.80s

[unoptimized + debuginfo] 表示生成的是 debug 构建。 编译后的代码会放在 target/debug/ 目录中。 cargo run 会运行 debug 构建的程序。

release 构建相较于 debug 构建，会有更多优化。 也会忽略一些检查，例如调试断言(debug assertions)，以及整数溢出检查。 可以用 cargo build --release，cargo run --release，rustc -O 生成。 （另外，rustc 有许多其他优化选项，例如 -C opt-level。） 因为额外的优化，这通常会比 debug 构建花费更长的时间。

看看 cargo build --release 运行后输出的最后一行：

Finished release [optimized] target(s) in 1m 01s

[optimized] 表示生成的是 release 构建。 编译好的代码会放在 target/release/ 目录中。 cargo run --release 会运行 release 构建。

如果想要进一步了解 debug 构建（使用 dev profile）和 release 构建（使用 release profile）之间的区别，可以参考 Cargo profile文档。

链接时优化

链接时优化 (Link-time optimization, LTO) 是一种适用于整个程序的优化技术， 以增加构建时间为代价，可以提高 10%-20% 或更多的运行时性能， 对于单个 Rust 程序，通常用编译时间换取运行性能是值得的。

启用 LTO 最简单的方法是，向 Cargo.toml 中添加下列行，然后进行 release 构建。

[profile.release]
lto = true

这样会启用 “重量级”(fat) LTO，会优化依赖图中的所有 crate。

另外，在 Cargo.toml 中使用 lto = "thin" 则会启用 “轻量级”(thin) LTO——一种不那么激进的 LTO 形式，通常与 重量级 LTO 一样有效，但不会过多增加构建时间。

你可以通过 Cargo LTO文档 深入了解 lto 设置，以及如何对不同 profile 启用特定设置。

Codegen Units

Rust 编译器将 crate 拆分为多个 代码生成单元 来并行化（同时加速）编译。 然而，这会导致它错过一些可能的优化。 如果你想要以更长的编译时间为代价，提升运行时性能，你可以将单元数设置为 1：

[profile.release]
codegen-units = 1

示例.

请注意，代码生成单元的数量是启发式的，以至于更小的数量可能导致实际产生的程序变慢。

使用 CPU 特定的指令

如果你并不在意你的二进制程序代码在更老（或其他类型的）处理器上的兼容性，你可以告诉编译器生成指定的 特定 CPU 架构 上的，最新（并且可能最快）的指令。

例如，如果你向 rustc 传递 -C target-cpu=native，他会为你当前 CPU 使用最合适的指令：

RUSTFLAGS="-C target-cpu=native" cargo build --release

这可能产生很大的影响，特别是当编译器发现了你代码中进行矢量化的机会。

截止 2022 年 7 月，在 M1 Macs 上使用 -C target-cpu=native 会有，没有检测到所有 CPU 特性的 问题。 你可以使用 -C target-cpu=apple-m1 作为替代。

如果你不确定 -C target-cpu=native 是否工作最佳，可以比较 rustc --print cfg 和 rustc --print cfg -C target-cpu=native 的输出，来检查后者是否正确检测 CPU 特性。 如果没有，你可以使用 -C target-feature 来指定特定特性。

panic! 时 abort

如果你不需要捕获或展开 panic，你可以告诉编译器在 panic 时简单的 abort。 这可以减少二进制文件体积，略微增加性能：

[profile.release]
panic = "abort"

Profile-guided Optimization

Profile-guided optimization (PGO)是一种编译模型—— 编译你的程序，用采样数据运行并收集性能分析数据，然后基于这些数据引导改程序的下次编译。 Example.

这是一种较高级的技术，需要花一些精力设置，但有时值得这样做。 详见rustc PGO 文档。