Linux 上使用 Rust、Golang 和 C++ 进行应用开发比较

作为一名前音视频编解码工程师，最常使用的语言是c/c++,但是永久了总想尝试下其他语言。rust一直被宣传为未来取代c++的语言，所以这次总结下golang，rust，与c++在linux开发应用时各自的优缺点，方便以后作出选择。这里从 内存安全、性能、并发模型、生态系统、跨平台、开发体验 这几个方面进行比较。

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1. 内存安全

语言	内存安全
Rust	✅ 最安全（所有权 & 借用检查）
Golang	✅ 自动垃圾回收（GC），较安全
C++	❌ 完全手动管理内存，容易出错

Rust

✅ Rust 最大的优势是内存安全：

• 通过 所有权（Ownership）、借用（Borrowing）和生命周期（Lifetimes） 机制，防止 空指针、悬垂指针、缓冲区溢出、数据竞争 等常见问题。
• 零成本抽象：相比 C++ 需要手动管理内存，Rust 既保证安全，又能保持 C++ 级别的性能。

Golang

✅ Go 通过垃圾回收（GC）避免了手动内存管理的问题：

• 没有手动分配/释放内存的麻烦，避免了悬垂指针和内存泄漏问题。
• 代价：GC 会带来额外的 停顿（Stop-the-world），在低延迟应用中可能是瓶颈。

C++

❌ 完全手动管理内存，容易出错：

• 需要 new/delete 或 std::unique_ptr、std::shared_ptr 来管理内存。
• 错误用法容易导致内存泄漏、悬垂指针、缓冲区溢出，特别是在多线程环境下更难控制。

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2. 性能

语言	性能
Rust	✅ 接近 C++ 的高性能，无 GC 停顿
Golang	⚠️ 比 C++ 和 Rust 慢（GC 开销）
C++	✅ 极高性能，零开销抽象

Rust

✅ 几乎和 C++ 一样快，因为：

• 无 GC，避免了运行时开销。
• 编译期优化强（LLVM 后端优化）。
• 零成本抽象，提供安全的高性能代码（类似 std::vector 的 Vec）。

Golang

⚠️ 比 Rust 和 C++ 慢：

• GC 是最大瓶颈，大规模并发任务下，垃圾回收会导致性能波动。
• 运行时较大（不像 Rust 和 C++ 可直接编译成裸机代码）。

C++

✅ 传统上是最快的语言：

• 允许手写高效代码，完全控制 CPU 和内存。
• 但需要 手动优化（例如避免动态内存分配、使用 std::vector 而非 new[]）。

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3. 并发模型

语言	并发模型
Rust	✅ 线程安全，零开销，支持 async/await
Golang	✅ goroutine + channel，简单高效
C++	⚠️ 手动控制线程，复杂但高效

Rust

✅ 多线程安全性最强：

• Rust 的 Send 和 Sync 特性 确保线程安全，防止数据竞争。
• tokio 提供高性能异步运行时（类似 Go 的 goroutine）。
• 无 GC 停顿，适用于高并发、低延迟应用。

Golang

✅ goroutine（协程）+ channel（通道），最简单的并发模型：

• goroutine 轻量级，启动成本比 Rust/C++ 线程低。
• GC 停顿仍然是问题，并发任务中容易导致响应时间波动。

C++

⚠️ 手动管理线程，比 Rust 和 Go 复杂：

• std::thread 需要手动管理线程生命周期。
• std::mutex、std::atomic 需要自己控制锁和同步。
• Rust 的 std::sync::Arc> 更安全，而 Go 的 channel 更易用。

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4. 生态系统

语言	生态支持
Rust	⚠️ 生态较新，但增长快
Golang	✅ 丰富的 Web 和云计算生态
C++	✅ 生态最成熟

Rust

⚠️ 生态仍在发展，但已有许多 高质量库：

• Web 开发（actix-web、axum）
• 数据库（sqlx、diesel）
• 嵌入式（embedded-hal、tokio）
• 音视频处理（FFmpeg 绑定）

但 Rust 生态仍然比 C++ 和 Go 小，某些领域（GUI、AI）可用库较少。

Golang

✅ 生态成熟，特别适合 Web、微服务、云计算：

• gin（高性能 Web 框架）
• gRPC（微服务）
• Docker、Kubernetes（大量 Golang 开发的工具）

C++

✅ 最长久、最丰富的生态：

• 音视频（FFmpeg、OpenCV）
• 游戏开发（Unreal、Unity）
• 嵌入式（Linux Kernel、STM32）

但 C++ 代码复用性差，很多库 API 风格不统一（Rust 和 Go 更现代化）。

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5. 跨平台

语言	跨平台支持
Rust	✅ 可编译到 Windows/macOS/Linux/WASM
Golang	✅ 自带跨平台支持
C++	⚠️ 理论上跨平台，但依赖不同工具链

Rust

✅ cargo + rustup 提供 无缝跨平台开发：

• 编译到 Linux、Windows、macOS、WASM、嵌入式。
• cross（Rust 交叉编译工具）让嵌入式开发更容易。

Golang

✅ go build 默认 跨平台编译：

• 直接 GOOS=linux GOARCH=amd64 go build 生成 Linux 二进制。
• 适合云计算、服务器开发，但嵌入式支持较弱。

C++

⚠️ 理论上跨平台，但要手动配置工具链：

• 不同平台的 ABI 可能不兼容，需要 CMake、vcpkg、conan 解决依赖问题。

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6. 开发体验

语言	开发体验
Rust	⚠️ 难度高，但代码更安全、更现代化
Golang	✅ 最简单，适合快速开发
C++	❌ 语法复杂，容易出 bug

Rust

⚠️ 学习曲线陡峭，但：

• cargo（包管理）比 CMake 简单。
• rust-analyzer（LSP）提供优秀的 IDE 支持。
• 适合写长期维护的代码。

Golang

✅ 最简单的开发体验：

• 语法简单，go fmt 统一代码风格。
• 适合快速开发，但缺少泛型（1.18 版本后支持）。

C++

❌ 最复杂：

• CMake 配置繁琐，标准库碎片化。
• 手写多线程代码比 Rust 和 Go 难。

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结论

• Rust ：适合 高性能、并发、安全的长期维护应用（系统开发、音视频、嵌入式）。
• Golang ：适合 Web 开发、微服务、云计算、快速开发。
• C++ ：适合 游戏、音视频、嵌入式、性能极限优化。