【Rust 漫画】揭开 Hello World 二进制文件巨大之谜

创意：张汉东 绘画：ChatGPT DALL•E3

创意来源：本人学习 Rust 过程中的一些踩坑、成长与思考。

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漫画赏析

漫画解析

当 Rust 新人写下第一个 Hello World 程序时：

fn main(){
    println!( "hello world, Rust");
}

在编译以后，看了二进制文件大小，多半会非常惊讶！你可能看到二进制文件大小高达 4 MB ，而 cpp 的 Hello world 二进制文件才 170kb，相比之下，Rust 二进制文件大小就太大了。

在 2015 年 Rust 1.0 发布之后的两三年内，这个问题曾在社区中引起了很大争议。

为什么 hello world 二进制文件如此巨大？

Rust语言在默认情况下产生较大的“Hello, World!”二进制文件的原因主要与其编译和链接策略有关。

1. 静态链接：

• 默认情况下，Rust 产生的二进制是静态链接的，这意味着所有用到的库和函数都被直接包含在生成的文件中，而不是在运行时动态地加载。
• 这一策略有其好处：生成的二进制文件在不同的系统上更具有独立性和可移植性，因为它不依赖于外部的库文件。但这也导致了较大的文件大小。
• 即便是最简单的Rust程序，也会链接到Rust的标准库，也被称为std。这个库提供了许多基础的功能，如IO操作、线程管理、数据结构等。
• 这些功能虽然在“Hello, World!”程序中可能未直接使用，但它们被包括在了编译的输出中。

其实 Rust的编译器（特别是其链接器）实际上是智能的，并采用了一个称为“树摇（tree shaking）”或“死代码消除（dead code elimination）”的过程，让它只会链接那些你的程序真正用到的库代码部分。

死代码消除：

• Rust编译器会分析代码，确定哪些函数、变量和其他结构是未使用的。在编译和链接的过程中，所有未使用的代码（死代码）都不会出现在最终的二进制文件中。
• Rust的标准库是模块化的。当你使用某个特定的模块或功能时，只有那部分代码会被拉入最终的二进制。例如，如果你的代码从标准库中只使用了 Vec 和 println!，那么只有与这些功能相关的代码部分会被包括进来。
• 静态链接的影响：尽管 Rust 进行了死代码消除，但静态链接仍然可能会导致较大的二进制文件，因为所有必要的代码都被包含在单个文件中。这与动态链接相反，其中二进制文件依赖于外部的共享库。
• 其他因素：除了标准库和你的代码，还有其他因素可能影响编译输出的大小，例如调试信息、优化等级等。

那么该如何优化编译大小呢？

1. 发布模式：通过使用cargo build --release，你可以告诉Rust进行更多的优化，并去除调试信息。这通常会显著减小生成的二进制文件大小。
2. 去除标准库：对于某些特定应用，如嵌入式系统编程，你可能不需要整个标准库。在这种情况下，你可以考虑使用#![no_std]属性来禁用标准库。
3. 使用strip命令：strip是一个可以移除二进制文件中符号信息的工具，进一步减小文件大小。
4. 其他优化工具和策略：例如，使用upx可以进一步压缩生成的二进制文件。还有其他的Cargo插件和工具，如cargo-bloat，可以帮助你识别和减小二进制文件大小。

社区也有人总结了如何优化编译文件大小：min-sized-rust[1]

其中也提供了一些优化配置：

[package]
name = "min-sized-rust"
version = "0.1.0"
authors = ["johnthagen <johnthagen@gmail.com>"]
license-file = "LICENSE.txt"

[dependencies]

[profile.release]
opt-level = "z"     # Optimize for size.
lto = true          # Enable Link Time Optimization
codegen-units = 1   # Reduce number of codegen units to increase optimizations.
panic = "abort"     # Abort on panic
strip = true        # Automatically strip symbols from the binary.

最终效果还是可以的。

后记

Rust 编译时间、编译文件大小和性能优化，也一个不可能三角，需要根据实际情况和需求进行权衡。

参考资料

[1]

min-sized-rust: https://github.com/johnthagen/min-sized-rust