Rust基准测试完全指南（手把手教你用Rust编写高性能基准测试）

什么是Rust基准测试？

Rust基准测试是一种用于测量代码执行时间、内存使用等性能指标的自动化测试方法。通过基准测试，你可以比较不同实现方式的性能差异，从而优化关键路径。

准备工作：启用基准测试功能

默认情况下，Rust的测试框架（cargo test）不包含基准测试支持。你需要使用 Rust 的 nightly 工具链，因为基准测试目前仍属于不稳定特性。

首先，安装 nightly 工具链：

rustup toolchain install nightlyrustup default nightly

创建一个支持基准测试的Rust项目

我们来创建一个新项目：

cargo new my_bench_projectcd my_bench_project

然后，在项目根目录下创建一个 benches/ 文件夹，并在其中新建一个文件 my_benchmark.rs。Rust 的 Cargo 会自动识别这个目录下的文件作为基准测试。

编写第一个基准测试

假设我们要比较两种字符串拼接方式的性能：使用 + 操作符 vs 使用 format! 宏。

在 benches/my_benchmark.rs 中写入以下代码：

#![feature(test)]extern crate test;use test::Bencher;#[bench]fn bench_string_concat_plus(b: &mut Bencher) {    b.iter(|| {        let s = "Hello".to_string() + " " + "World";        test::black_box(s); // 防止编译器优化掉结果    });}#[bench]fn bench_string_concat_format(b: &mut Bencher) {    b.iter(|| {        let s = format!("{} {}", "Hello", "World");        test::black_box(s);    });}

代码说明：

• #![feature(test)]：启用 unstable 的 test 功能。
• #[bench]：标记这是一个基准测试函数。
• b.iter(...)：重复执行闭包中的代码，由测试框架自动决定迭代次数。
• test::black_box(...)：防止编译器因“未使用变量”而优化掉我们的计算。

运行基准测试

在项目根目录下执行以下命令：

cargo bench

你将看到类似如下的输出：

running 2 teststest bench_string_concat_format ... bench:          42 ns/iter (+/- 2)test bench_string_concat_plus  ... bench:          38 ns/iter (+/- 1)

结果显示，使用 + 拼接略快于 format!，但差距不大。这就是Rust性能测试带来的直观洞察！

使用 criterion 进行更专业的基准测试（可选）

虽然内置的 #[bench] 很方便，但它只适用于 nightly。如果你希望在 stable 版本中进行更精确、可重复性更强的基准测试，推荐使用第三方库 criterion。

在 Cargo.toml 中添加依赖：

[dev-dependencies]criterion = "0.5"[[bench]]name = "my_criterion_bench"harness = false

然后在 benches/my_criterion_bench.rs 中编写：

use criterion::{black_box, criterion_group, criterion_main, Criterion};fn string_concat_plus() -> String {    "Hello".to_string() + " " + "World"}fn string_concat_format() -> String {    format!("{} {}", "Hello", "World")}fn benchmark_string_concat(c: &mut Criterion) {    c.bench_function("concat with +", |b| b.iter(|| string_concat_plus()));    c.bench_function("concat with format!", |b| b.iter(|| string_concat_format()));}criterion_group!(benches, benchmark_string_concat);criterion_main!(benches);

运行命令：

cargo bench --bench my_criterion_bench

criterion 会生成详细的 HTML 报告，包括置信区间、分布图等，非常适合做深入的Rust语言教程级性能分析。

总结

通过本文，你已经学会了：

• 如何在 Rust 中启用并编写基本的基准测试；
• 理解 #[bench] 和 criterion 的区别；
• 如何运行测试并解读结果。

掌握Rust编写基准测试技能，不仅能提升代码质量，还能让你在面试或开源项目中脱颖而出。赶快动手试试吧！

记住，性能优化的第一步永远是：先测量，再优化。