Desempenho Rust Vs C++: quando a velocidade é importante

C++ é uma linguagem de programação venerável com mais de 36 anos de sua longa história. É um elemento básico no cenário da programação, e a maioria das pessoas, mesmo aquelas que não trabalham ou não se interessam pela área de tecnologia, provavelmente já ouviram falar dele em um momento ou outro.

Então, será que o recém-chegado Rust, lançado no início de 2010, pode igualar a versatilidade, velocidade e outras qualidades do C++, seu equivalente muito mais antigo? Em contraste com C++, Rust não é tão conhecido. Mas, claro, isso pode muito bem mudar.

Hoje, existem muitos desenvolvedores Rust que confiam na linguagem, assim como existem muitos programadores que confiam em C++. E as duas línguas são frequentemente comparadas, graças a certas características sobrepostas que ambas possuem. Aqui, avaliaremos os principais recursos que Rust oferece e C++ e apresentaremos uma imagem mais clara de Rust vs C++ em geral, especialmente em termos do desempenho que cada um pode fornecer.

C++ em poucas palavras

Primeiro, vamos dar uma olhada em C++ e como e por que os desenvolvedores o usam hoje. E nenhuma discussão sobre C++ está completa sem mencionar C e a família C em geral.

C e seu primo orientado a objetos C++ são duas das linguagens de programação mais conhecidas e veneráveis ​​do mercado. Quando a velocidade é o principal fator no desenvolvimento de software ou quando o gerenciamento de recursos é um problema, essas duas linguagens ainda são a opção padrão, mesmo décadas após sua criação. Na verdade, C remonta ainda mais longe do que C++, sua ramificação, em 1978.

A cada poucos anos, um indivíduo ou grupo de desenvolvedores tentará construir e lançar o que veio a ser conhecido como “C killers”, linguagens de programação projetadas desde o início para fornecer os mesmos benefícios que a família C, enquanto tentam considere alguns dos problemas mais conhecidos associados à família C ao mesmo tempo. Esses supostos assassinos C geralmente têm sucesso misto.

Apenas como exemplo, temos Java e C#, ambos incríveis e que construíram ótimos recursos e comunidades. E se você levar em conta o mercado mobile, Java provavelmente se tornou a linguagem de programação mais utilizada no mundo.

Ferrugem em poucas palavras

Rust, como observamos, é uma linguagem muito mais recente. Foi apresentada como uma linguagem de programação poderosa, multifuncional e muito rápida, focada tanto na segurança quanto no desempenho. Rust é um exemplo de uma das linguagens mais recentes que foi considerada um “C-killer”.

Infelizmente para aqueles ansiosos por ver a família C desaparecer para sempre, não parece que Rust será necessariamente o escolhido, embora ainda tenha emergido como uma linguagem excelente e útil por si só.

Além disso, Rust faz muitas coisas certas e é uma alternativa incrível para pessoas que procuram linguagens de programação poderosas com sensibilidades modernas. Veremos algumas de suas capacidades e qualidades a seguir.

Uma nota rápida

Antes de prosseguirmos, um alerta: aqui, ao avaliar essas duas linguagens, não estamos pensando apenas na velocidade. Comparar objetivamente a velocidade das linguagens é difícil, pois há muitas variáveis ​​envolvidas, desde como cada linguagem lida com determinadas tarefas até a experiência e inventividade do desenvolvedor que está escrevendo o código. No entanto, podemos usar algumas métricas para comparar velocidade e desempenho de forma imparcial. Iremos esclarecer isso um pouco mais abaixo.

Um exemplo rápido: Python é considerada uma das linguagens mais lentas do mercado, mas um desenvolvedor Python avançado pode criar programas mais rápidos do que uma pessoa que está trabalhando em C pela primeira vez.

É importante ter isso em mente ao revisar a seção sobre informações de benchmarking e a tabela que fornecemos abaixo. Métricas de benchmarking imparciais, embora difíceis de avaliar quando você compara o código Rust e o código C++, fornecem uma imagem mais clara da velocidade e desempenho geral.

Agora que resolvemos isso, vamos mergulhar nos recursos do Rust e compará-los com o C++ para determinar qual é a melhor linguagem para o seu projeto.

Benchmarks de desempenho Rust vs C++

Embora seja bastante difícil avaliar o desempenho da linguagem Rust e C++, é possível e começa observando o código-fonte. Aqui é um excelente recurso para entender melhor a comparação entre C++ e Rust em termos de benchmarks de desempenho, e você pode dar uma olhada mais de perto na tabela abaixo para entendê-los melhor.

Resumindo, embora o código Rust e o código C++ sejam comparáveis ​​em termos de velocidade e desempenho geral, o Rust geralmente supera o C++ em vários casos quando consideramos benchmarking imparcial.

Alto nível e baixo nível

Tanto C++ quanto Rust são considerados linguagens de “baixo nível”, ou pelo menos de nível inferior do que outras linguagens populares de alto nível, como Javascript ou o já mencionado Python. Mas o que isso significa exatamente?

Os computadores seguem instruções aritméticas e lógicas para realizar qualquer tarefa para a qual foram programados. Por exemplo, para exibir o texto que você está lendo agora, sua CPU envia um sinal por meio de correntes elétricas dando instruções sobre a cor de cada pixel, criando a imagem que você está vendo.

Um computador não sabe o que é a letra A, mas seguindo instruções matemáticas pode desenhá-la em uma tela. Essas instruções são chamadas de código de máquina. No outro extremo do espectro, você tem a linguagem natural, a maneira como nós, humanos, falamos, lemos, escrevemos e nos comunicamos uns com os outros.

Uma linguagem de programação serve basicamente como intermediária entre o código de máquina e a linguagem humana. É a forma como nos comunicamos com as máquinas e, portanto, pode ser mais ou menos difícil de traduzir e compreender. Os desenvolvedores, essencialmente, estão dando às máquinas conjuntos de instruções sobre como agir e se comportar por meio de linguagens de programação — mas não temos o mesmo vocabulário, e é por isso que essas linguagens são necessárias.

Resumindo então: quando alguém diz que uma linguagem é de baixo nível, o que está dizendo é que ela está mais próxima do código de máquina do que da forma como falamos e nos comunicamos.

Quanto mais alto o nível de uma linguagem, mais ela se parece com a linguagem humana, mas ao mesmo tempo mais poder de processamento é necessário para transformar esse programa em código de máquina. É por isso que linguagens como Python são muito legíveis, mas também são lentas e pouco otimizadas.

Basta dizer que Rust e C++ atendem a uma necessidade muito semelhante, ou seja, um código que seja legível, mas que possa ser executado com rapidez suficiente para softwares pesados, como sistemas operacionais ou drivers.

Ferrugem: segurança em primeiro lugar

Rust foi criado em 2010 pela Fundação Mozilla. Tudo começou como um projeto paralelo de um dos desenvolvedores que cresceu rapidamente à medida que a fundação percebeu o potencial que tinha para desenvolver seu software. Esta foi uma avaliação que se provou verdadeira, pois em sua curta vida útil, Rust se tornou uma das linguagens mais queridas pelos desenvolvedores.

Uma das principais razões pelas quais isso aconteceu é que o Rust possui dois recursos matadores que o diferenciam de seus concorrentes: simultaneidade segura e segurança de memória.

Simultaneidade é a capacidade de um programa ou software de executar várias de suas partes fora de ordem e/ou em ordem parcial, o que por sua vez significa que você pode ter execução paralela de processos simultâneos.

Digamos que você tenha um programa com 10 instruções. Em vez de executar cada uma de cada vez, você pode ter vários processadores executando diversas instruções simultaneamente, alcançando o mesmo resultado em menos tempo.

Enquanto outras linguagens deixam o threading para o desenvolvedor, o threading manual requer um nível de conhecimento que nem todo desenvolvedor possui. A ferrugem verifica Propriedade estaticamente para garantir que um desenvolvedor não esteja criando inadvertidamente um bug ao fazer com que o programa acesse informações quando não deveria.

O mesmo vale para o gerenciamento de memória. Normalmente, a memória é manipulada diretamente pelo desenvolvedor ou deixada para o que é conhecido como coleta de lixo, ou seja, deixar o computador descobrir quais informações não estão mais sendo usadas e liberar memória.

Embora a coleta de lixo seja incrível, ela pode ser bastante lenta e os desenvolvedores especialistas muitas vezes acham isso restritivo. Em vez de GC, Rust evita ponteiros nulos, ponteiros pendentes ou corridas de dados, tudo junto com código seguro. Menos bugs implicam em tempos de desenvolvimento mais rápidos.

Simplificando, Rust é como dirigir um carro de corrida com cinto de segurança: é um salva-vidas para alguém que está apenas aprendendo a dirigir e é uma boa medida de segurança para um piloto experiente, mesmo que seja improvável que ele bata. É disso que se trata a segurança da memória.

C++: o sonho do funileiro

C++ tem 36 anos e, nesse período, acumulou milhares e milhares de bibliotecas, bem como uma base de conhecimento que é simplesmente desconcertante. Não importa quão maluca ou exagerada seja sua ideia, é provável que alguém já tenha feito algo parecido em C++.

Além disso, C++ é o sonho de qualquer funileiro que se torna realidade. Poucas linguagens oferecem tanta liberdade ao desenvolvedor quanto a família C. Como um Stradivarius afinado, é uma ferramenta que nas mãos de um maestro pode realmente criar uma obra de arte.

Você tem sistema operacional Windows? Você está usando C++. Você gosta do YouTube? Essa é a linguagem que trata do processamento do vídeo. Já jogou um jogo feito no motor Unreal? Isso também está rodando em C++. Não há melhor garoto-propaganda para o conceito de linguagem multifuncional.

Como uma empresa em busca de desenvolvedores, o pool de talentos para programadores C++ é mil vezes maior que o Rust, pelo menos por enquanto. Quem sabe como será a distribuição daqui a 10 anos?

Mais bibliotecas significam menos tempo de desenvolvimento, pois existem mais ferramentas disponíveis para serem usadas livremente pelos desenvolvedores e, em suma, há muitas evidências que apontam que C++ ainda é a linguagem orientada a objetos mais rápida disponível.

C++ vs. Rust – Facilidade de uso

Não há dúvida de que Rust é muito mais fácil de usar do que C++. Ele também tem uma curva de aprendizado significativamente mais baixa, junto com amplo suporte da comunidade, bibliotecas, ferramentas, documentação e recursos adicionais que os recém-chegados ao Rust podem aproveitar quando estão aprendendo a usar a linguagem.

Em contraste com a linguagem Rust, C++ é amplamente considerada uma linguagem difícil e complexa de lidar, com apenas desenvolvedores muito experientes recorrendo à linguagem com frequência. Por um lado, o C++ inclui uma infinidade de dialetos diversos que os desenvolvedores precisam aprender antes de poderem utilizar totalmente o C++.

Tenha em mente também que Rust frequentemente é classificado como uma das linguagens mais amadas do mundo na pesquisa anual de desenvolvedores do Stack Overflow, enquanto C++ geralmente fica na lista das mais temidas. Isso não deveria ser uma surpresa para os desenvolvedores, muitos dos quais abandonaram o C++ nos últimos anos, muitas vezes em favor do Rust como uma alternativa melhor.

O futuro da ferrugem e do C++

Como você pode ver, há muitos prós e contras em usar Rust e C++. E você deve estar se perguntando: como será o futuro dessas duas linguagens um tanto parecidas?

O fato é que, claro, nenhum de nós tem essa resposta. C++ supera Rust em termos de longevidade, mas, como sabemos muito bem, não é tão difícil para as linguagens perderem popularidade e até mesmo serem totalmente aposentadas. Mesmo assim, o C++ continua a ter amplo suporte da comunidade.

Enquanto isso, o Rust traz muitas vantagens, como facilidade de uso e baixa curva de aprendizado. Isso significa que é mais provável que atraia um maior número de programadores, principalmente aqueles que são iniciantes na área, nos próximos anos. Ele também brilha no caso do consumo de memória e tem menos problemas de segurança de memória. Dito isto, tem uma comunidade muito menor, talvez devido à sua tenra idade. E, claro, isso pode muito bem mudar no futuro.

Então, podemos prever o que acontecerá com Rust e C++? Parece improvável que qualquer um deles desapareça num futuro próximo. C++, junto com sua família de linguagens C, continua sendo um elemento básico no espaço de programação e é até mesmo a primeira escolha que os desenvolvedores recorrem ao trabalhar em certos tipos de projetos.

E embora Rust seja uma linguagem mais recente, ela está apenas ganhando popularidade. Em 2022, foi coroada a linguagem mais amada no Stack Overflow Pesquisa do desenvolvedor, marcando seu sétimo ano consecutivo nesta posição. Portanto, também está claro que Rust está em ascensão.

Em suma, podemos esperar caminhos longos e ilustres para estas duas importantes línguas.

Qual escolher?

Esta comparação é bastante confusa e seria um desserviço apontar para uma língua e declará-la vencedora. Felizmente, não precisa haver um: Rust e C++ são muito semelhantes e a integração entre eles é possível. Ambas as linguagens provaram ser ativos inestimáveis ​​no desenvolvimento de software.

Se o seu projeto requer velocidade, então você não pode errar em nenhuma das opções – é simplesmente uma preferência entre a segurança do Rust ou a personalização do C++, junto com outros recursos que vêm com as duas opções.

O que considerar

Dito isto, revisamos as qualidades e limitações de ambas as linguagens, e você pode julgar por si mesmo qual delas é a melhor escolha para o seu projeto ou projetos. Afinal, como você provavelmente já percebeu, os desenvolvedores aplicam Rust e C++ a diferentes tipos de trabalho e de maneiras diferentes, embora muitas vezes haja alguma sobreposição em termos dos projetos apropriados para os dois.

Então, quando você pensar na melhor escolha entre Rust vs C++, pense em recursos como:

• A experiência e antiguidade de seus desenvolvedores ou bases de desenvolvedores que você pode aproveitar
• A importância do código de alto desempenho para o seu projeto
• Segurança de memória e gerenciamento de memória
• Apoio comunitário e recursos disponíveis
• Suas pilhas atuais
• Os sistemas operacionais nos quais você deseja que seu programa ou sistema seja executado
• As funções necessárias que você precisa executar
• Os tipos e a complexidade dos projetos em que você normalmente trabalha em sua organização
• Quaisquer outros fatores que você considere importantes para você e sua empresa

Esses, é claro, são apenas alguns dos muitos fatores que influenciarão sua decisão. Depende muito do produto ou projeto exclusivo que você está elaborando. Basta dizer que há alguns casos em que tanto C++ quanto Rust aparecerão nas pilhas de uma empresa, especialmente quando eles têm um catálogo e um arsenal de produtos grande e variado.

Perguntas frequentes sobre ferrugem versus C++

C++ é mais rápido que Rust?

C++ não é necessariamente mais rápido que Rust. É difícil comparar diretamente as duas linguagens em termos de velocidade e desempenho. De modo geral, Rust e C++ são comparáveis ​​em termos de velocidade e desempenho geral, mas quando levamos em consideração benchmarking imparcial, há muitos casos em que Rust terá um desempenho ainda melhor do que seu equivalente.

Por que Rust é mais lento que C++?

Muitos desenvolvedores acreditam que Rust é mais lento que C++, mas isso não é necessariamente verdade. À primeira vista, pode parecer que Rust é mais lento que C++, mas isso ocorre apenas quando você olha o quadro geral, não os dados de benchmarking imparciais que são essenciais a serem considerados ao comparar diretamente Rust com C++ em termos de desempenho.

Na verdade, embora os desenvolvedores às vezes possam escrever e executar programas C++ mais rapidamente do que programas Rust, ao fazer isso, eles estão ignorando muitos dos erros fundamentais da linguagem, o que provavelmente levará a problemas mais extensos no futuro.

Rust é mais fácil de aprender do que C++?

Rust é amplamente considerado mais fácil de aprender do que C++. C++ é notoriamente difícil, com desenvolvedores experientes e seniores recorrendo a ele em sua maioria. Enquanto isso, acredita-se que Rust tenha uma curva de aprendizado baixa. Também é fácil de usar e possui vários recursos para ajudar os desenvolvedores que são novos na linguagem a começar. Dito isto, o C++ possui uma ampla comunidade de suporte disponível para assistência quando necessário.

A popularidade da ferrugem está crescendo?

A popularidade da ferrugem está crescendo a cada ano. Em 2022, marcou seu sétimo ano consecutivo como a linguagem mais amada na pesquisa anual de desenvolvedores do Stack Overflow, com 87% dos entrevistados dizendo que planejavam continuar a usá-la. Enquanto isso, ficou empatado com Python como a tecnologia mais procurada na mesma pesquisa. Portanto, é justo dizer que Rust já é popular e continua em ascensão.