Rust多线程浮点数运算比Golang慢一倍？

最近遇到一个有趣的问题，有人在测试Rust的性能的时候发现Rust比Golang慢竟然一倍。

Project             Execution Time (s)
Rust                2.9696159
Go                  1.981306

并且评论中大部分人都认为是多线程代码中的Mutex导致，但是根据我初步分析来看，和Mutex完全没用关系。 代码如下。 https://github.com/nishuzumi/rust-vs-golang/blob/main/sin-cos/rust/src/main.rs

use num_cpus;
use std::{
    sync::{Arc, Mutex},
    thread,
};

use std::time::Instant;
fn main() {
    let num_cpus = num_cpus::get();
    let start_time = Instant::now();

    let mut handles = vec![];
    let result = Arc::new(Mutex::new(vec![0.0; num_cpus]));

    for i in 0..num_cpus {
        let result = Arc::clone(&result);
        let handle = thread::spawn(move || {
            let mut local_result = 0.0;
            for j in 0..100_000_000 {
                local_result += (j as f64).sin() * (j as f64).cos();
            }

            let mut result = result.lock().unwrap();
            result[i] = local_result;
            println!("Thread {} result: {}", i, local_result);
        });
        handles.push(handle);
    }

    for handle in handles {
        handle.join().unwrap();
    }

    let final_result = result.lock().unwrap().iter().sum::<f64>();

    println!("Elapsed time: {:?}", start_time.elapsed().as_secs_f64());
    println!("Final result: {}", final_result);
}

而Golang部分的代码如下 https://github.com/nishuzumi/rust-vs-golang/blob/main/sin-cos/golang/main.go

package main

import (
    "fmt"
    "math"
    "runtime"
    "sync"
    "time"
)

func main() {
    numCPU := runtime.NumCPU()
    fmt.Printf("Running with %d CPUs\n", numCPU)

    var wg sync.WaitGroup

    start := time.Now()

    for i := 0; i < numCPU; i++ {
        wg.Add(1)
        go func(id int) {
            defer wg.Done()
            result := 0.0
            for j := 0; j < 1e8; j++ {
                result += math.Sin(float64(j)) * math.Cos(float64(j))
            }
            fmt.Printf("Goroutine %d result: %f\n", id, result)
        }(i)
    }

    wg.Wait()

    elapsed := time.Since(start)
    fmt.Printf("Elapsed time: %f\n", elapsed.Seconds())
}

初步分析来看，rust虽然用了一个毫无必要的锁，但是这个锁并没有堵塞线程的迹象。而运行出来的结果是。

Project             Execution Time (s)
Rust                2.9696159
Go                  1.981306

很明显，Rust的速度反而没有Golang快，慢了一秒。这是为什么呢？可以思考一下 马上揭晓答案。

答案

原因在于Window上的一些小问题，以上代码在Linux和macos下运行的速度是正常的，golang比rust慢。

主要原因是，golang的math仓库是另外一套实现，而rust使用的是libm进行计算。在同样的环境下c++和rust的速度基本一致。而golang的math实现虽然快，但是损失了精度，详细可以见这里的解释。 https://github.com/nishuzumi/rust-vs-golang/blob/main/sin-cos/readme.md

结尾

最近发现了很多这样的速度差异对比，我感觉很有意思，于是创建了一个仓库，用于记录这些差别。

https://github.com/nishuzumi/rust-vs-golang

如果你也有一些速度差异的例子，欢迎到Github中进行补充。