1 性能對比：底層控制與運行時開銷
1.1 C++ 的性能優勢
????????C++ 給予開發者極高的底層控制能力，允許直接操作內存、使用指針進行精細的資源管理。這使得 C++ 在對性能要求極高的場景下，如游戲引擎開發、實時系統等，能夠發揮出極致的性能。以下是一個簡單的 C++ 代碼示例，用于計算數組中元素的總和：
#include <iostream>
#include <vector>int main() {const int size = 1000000;std::vector<int> arr(size, 1);long long sum = 0;for (int i = 0; i < size; ++i) {sum += arr[i];}std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;return 0;
}????????在這個示例中，C++ 直接使用 std::vector 進行數組操作，循環遍歷數組并累加元素，沒有額外的運行時開銷，能夠高效地完成任務。
1.2 Rust 的性能表現
????????Rust 同樣注重性能，它通過所有權系統和借用檢查器在編譯時確保內存安全，而不會引入顯著的運行時開銷。下面是用 Rust 實現的類似功能代碼：
fn main() {let size = 1000000;let arr = vec![1; size];let mut sum = 0;for &num in arr.iter() {sum += num;}println!("Sum: {}", sum);
}????????Rust 的 vec! 宏用于創建向量，iter() 方法用于遍歷向量元素。盡管 Rust 有嚴格的內存管理機制，但在性能上并不遜色于 C++，編譯后的代碼也能高效地運行。
1.3 性能對比總結
????????在實際應用中，對于大多數場景，Rust 和 C++ 的性能差異并不明顯。C++ 的底層控制能力使其在一些極端性能優化場景下更具優勢，而 Rust 的內存安全特性則減少了因內存錯誤導致的性能問題，如內存泄漏、野指針等。
2 安全性對比：內存管理與錯誤預防
2.1 C++ 的內存安全問題
????????C++ 的靈活性帶來了內存管理的復雜性，開發者需要手動管理內存分配和釋放，這很容易導致內存泄漏、空指針引用、緩沖區溢出等問題。以下是一個 C++ 中常見的內存泄漏示例：
#include <iostream>void leaky_function() {int* ptr = new int(5);// 忘記釋放內存
}int main() {leaky_function();return 0;
}在這個示例中，new 運算符分配了內存，但沒有對應的 delete 運算符來釋放內存，導致內存泄漏。
2.2 Rust 的內存安全保障
????????Rust 的所有權系統是其內存安全的核心。每個值在 Rust 中都有一個所有者，當所有者超出作用域時，Rust 會自動釋放其占用的內存。借用檢查器則確保在任何時候，一個值只能被一個可變引用或多個不可變引用訪問，從而避免了數據競爭和懸垂指針等問題。以下是一個 Rust 代碼示例，展示了所有權和借用的概念：
fn main() {let mut s = String::from("hello");let r1 = &s; // 不可變借用let r2 = &s; // 可以有多個不可變借用// let r3 = &mut s; // 不能同時存在可變借用和不可變借用，編譯會報錯println!("{} {}", r1, r2);let r4 = &mut s; // 可變借用r4.push_str(", world");println!("{}", r4);
}????????在這個示例中，s 是一個 String 類型的變量，r1 和 r2 是對 s 的不可變借用，而 r4 是對 s 的可變借用。Rust 的借用規則確保了內存訪問的安全性。
2.3 安全性對比總結
????????C++ 的內存管理靈活性導致了較高的內存安全風險，開發者需要謹慎編寫代碼來避免內存錯誤。而 Rust 通過所有權系統和借用檢查器在編譯時就確保了內存安全，大大減少了運行時內存錯誤的發生。
3 代碼實踐：實現一個簡單的并發服務器
3.1 C++ 實現
????????下面是一個使用 C++ 和 Boost.Asio 庫實現的簡單并發服務器示例：
#include <boost/asio.hpp>
#include <iostream>
#include <thread>using boost::asio::ip::tcp;void handle_client(tcp::socket socket) {try {char data[1024];boost::system::error_code error;size_t length = socket.read_some(boost::asio::buffer(data), error);if (error == boost::asio::error::eof)return; // 連接關閉else if (error)throw boost::system::system_error(error); // 其他錯誤boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer(data, length));} catch (std::exception& e) {std::cerr << "Exception: " << e.what() << "\n";}
}int main() {try {boost::asio::io_context io_context;tcp::acceptor acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), 1234));while (true) {tcp::socket socket(io_context);acceptor.accept(socket);std::thread(handle_client, std::move(socket)).detach();}} catch (std::exception& e) {std::cerr << "Exception: " << e.what() << "\n";}return 0;
}????????這個服務器使用 Boost.Asio 庫來處理網絡通信，每當接受到一個新的連接時，就創建一個新的線程來處理客戶端請求。
3.2 Rust 實現
????????下面是使用 Rust 的 tokio 異步運行時實現的類似功能代碼：
use tokio::net::TcpListener;
use tokio::io::{AsyncReadExt, AsyncWriteExt};#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:1234").await?;loop {let (mut socket, _) = listener.accept().await?;tokio::spawn(async move {let mut buf = vec![0; 1024];let n = match socket.read(&mut buf).await {Ok(n) if n == 0 => return,Ok(n) => n,Err(e) => {eprintln!("failed to read from socket; err = {:?}", e);return;}};if let Err(e) = socket.write_all(&buf[0..n]).await {eprintln!("failed to write to socket; err = {:?}", e);}});}
}????????Rust 的 tokio 庫提供了強大的異步編程能力，通過 async 和 await 關鍵字可以輕松實現并發處理。
3.3 代碼實踐總結
????????C++ 的實現使用了多線程來處理并發連接，雖然簡單直接，但線程的管理和同步會帶來一定的復雜性。而 Rust 的異步編程模型更加高效，避免了線程切換的開銷，代碼也更加簡潔易讀。
