Rust: write! (wr, "foo") é 10% a 72% mais lento que wr.write ("foo" .as_bytes ())

Suspeito que fn bench_write_ref não faz chamadas virtuais. Adicionando este

#[inline(never)]
fn writer_write(w: &mut Writer, b: &[u8]) {
    w.write(b);
}

#[bench]
fn bench_write_virt(bh: &mut BenchHarness) {
    bh.iter(|| {
        let mut mem = MemWriter::new();
        let wr = &mut mem as &mut Writer;
        for _ in range(0, 1000) {
            writer_write(wr, "abc".as_bytes());
        }
    });
}

Eu tenho, com --opt-level 3

running 5 tests
test bench_write_macro1 ... bench:    680823 ns/iter (+/- 34497)
test bench_write_macro2 ... bench:    950790 ns/iter (+/- 72309)
test bench_write_ref    ... bench:    505846 ns/iter (+/- 41965)
test bench_write_value  ... bench:    511815 ns/iter (+/- 36681)
test bench_write_virt   ... bench:    553466 ns/iter (+/- 43716)

Portanto, a chamada virtual tem um impacto, mas não explica totalmente a lentidão de write!() mostrada por esta bancada.

Visitando para triagem de bug. Isso parece ainda estar presente. O código para executar os benchmarks agora é:

extern crate test;

use std::io::MemWriter;
use test::Bencher;

#[bench]
fn bench_write_value(bh: &mut Bencher) {
    bh.iter(|| {
        let mut mem = MemWriter::new();
        for _ in range(0u, 1000) {
            mem.write("abc".as_bytes());
        }
    });
}

#[bench]
fn bench_write_ref(bh: &mut Bencher) {
    bh.iter(|| {
        let mut mem = MemWriter::new();
        let wr = &mut mem as &mut Writer;
        for _ in range(0u, 1000) {
            wr.write("abc".as_bytes());
        }
    });
}

#[bench]
fn bench_write_macro1(bh: &mut Bencher) {
    bh.iter(|| {
        let mut mem = MemWriter::new();
        let wr = &mut mem as &mut Writer;
        for _ in range(0u, 1000) {
            write!(wr, "abc");
        }
    });
}

#[bench]
fn bench_write_macro2(bh: &mut Bencher) {
    bh.iter(|| {
        let mut mem = MemWriter::new();
        let wr = &mut mem as &mut Writer;
        for _ in range(0u, 1000) {
            write!(wr, "{}", "abc");
        }
    });
}

Sem otimizações:

running 4 tests
test bench_write_macro1 ... bench:   1470468 ns/iter (+/- 291966)
test bench_write_macro2 ... bench:   1799612 ns/iter (+/- 316293)
test bench_write_ref    ... bench:   1336574 ns/iter (+/- 251664)
test bench_write_value  ... bench:   1317880 ns/iter (+/- 254668)

test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 4 measured

Com --opt-level=3 :

running 4 tests
test bench_write_macro1 ... bench:    127671 ns/iter (+/- 1452)
test bench_write_macro2 ... bench:    196158 ns/iter (+/- 2053)
test bench_write_ref    ... bench:     43881 ns/iter (+/- 453)
test bench_write_value  ... bench:     43859 ns/iter (+/- 336)

test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 4 measured

Ainda é um problema, usando o seguinte código:

#![allow(unused_must_use)]
#![feature(test)]

extern crate test;

use std::io::Write;
use std::vec::Vec;

use test::Bencher;

#[bench]
fn bench_write_value(bh: &mut Bencher) {
    bh.iter(|| {
        let mut mem = Vec::new();
        for _ in 0..1000 {
            mem.write("abc".as_bytes());
        }
    });
}

#[bench]
fn bench_write_ref(bh: &mut Bencher) {
    bh.iter(|| {
        let mut mem = Vec::new();
        let wr = &mut mem as &mut Write;
        for _ in 0..1000 {
            wr.write("abc".as_bytes());
        }
    });
}

#[bench]
fn bench_write_macro1(bh: &mut Bencher) {
    bh.iter(|| {
        let mut mem = Vec::new();
        let wr = &mut mem as &mut Write;
        for _ in 0..1000 {
            write!(wr, "abc");
        }
    });
}

#[bench]
fn bench_write_macro2(bh: &mut Bencher) {
    bh.iter(|| {
        let mut mem = Vec::new();
        let wr = &mut mem as &mut Write;
        for _ in 0..1000 {
            write!(wr, "{}", "abc");
        }
    });
}

Normalmente dando algo como o seguinte:

$ cargo bench
running 4 tests
test bench_write_macro1 ... bench:      21,604 ns/iter (+/- 82)
test bench_write_macro2 ... bench:      29,273 ns/iter (+/- 85)
test bench_write_ref    ... bench:       1,396 ns/iter (+/- 387)
test bench_write_value  ... bench:       1,391 ns/iter (+/- 163)

Obtive aproximadamente os mesmos resultados com a ferrugem todas as noites.

Apenas para registro, executando com v1.20.0-nightly :

$ cargo bench
running 4 tests
test bench_write_macro1 ... bench:      36,556 ns/iter (+/- 69)
test bench_write_macro2 ... bench:      54,377 ns/iter (+/- 958)
test bench_write_ref    ... bench:      13,730 ns/iter (+/- 24)
test bench_write_value  ... bench:      13,755 ns/iter (+/- 81)

Hoje:

running 4 tests
test bench_write_macro1 ... bench:      16,220 ns/iter (+/- 982)
test bench_write_macro2 ... bench:      25,542 ns/iter (+/- 2,220)
test bench_write_ref    ... bench:       4,889 ns/iter (+/- 314)
test bench_write_value  ... bench:       4,819 ns/iter (+/- 956)

Dois anos depois:

running 4 tests
test bench_write_macro1 ... bench:      17,561 ns/iter (+/- 174)
test bench_write_macro2 ... bench:      23,285 ns/iter (+/- 2,771)
test bench_write_ref    ... bench:       3,234 ns/iter (+/- 194)
test bench_write_value  ... bench:       3,238 ns/iter (+/- 123)

test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 4 measured; 0 filtered out

❯ rustc +nightly --version
rustc 1.47.0-nightly (30f0a0768 2020-08-18)

Eu estava curioso para saber se a diferença estava na implementação de io :: Write vs. fmt :: Write, ou nos detalhes de write_fmt que requer format_args !, o que é relevante desde o write! pode ser solicitado a "servir" em ambos os casos.

Para descobrir mais informações sobre isso, comparei Vec com String, uma comparação aparentemente "maçãs com maçãs ... ish". https://gist.github.com/workingjubilee/2d2e3a7fded1c2101aafb51dc79a7ec5

running 10 tests
test string_write_fmt    ... bench:      10,053 ns/iter (+/- 1,141)
test string_write_macro1 ... bench:      10,177 ns/iter (+/- 2,363)
test string_write_macro2 ... bench:      17,499 ns/iter (+/- 1,847)
test string_write_ref    ... bench:       2,270 ns/iter (+/- 265)
test string_write_value  ... bench:       2,333 ns/iter (+/- 126)
test vec_write_fmt       ... bench:      15,722 ns/iter (+/- 1,673)
test vec_write_macro1    ... bench:      15,767 ns/iter (+/- 1,638)
test vec_write_macro2    ... bench:      23,968 ns/iter (+/- 8,942)
test vec_write_ref       ... bench:       2,296 ns/iter (+/- 178)
test vec_write_value     ... bench:       2,230 ns/iter (+/- 235)

test result: ok. 0 passed; 0 failed; 0 ignored; 10 measured; 0 filtered out

Achei interessante que este exemplo revelou que String realmente tinha menos sobrecarga do que Vec em write! (o benchmark tinha alta variância, mas eu o considerei indicativo o suficiente).

Então eu olhei e vi:

    fn write_fmt(&mut self, fmt: fmt::Arguments<'_>) -> Result<()> {
        // Create a shim which translates an io::Write to a fmt::Write and saves
        // off I/O errors. instead of discarding them
        struct Adaptor<'a, T: ?Sized + 'a> {
            inner: &'a mut T,
            error: Result<()>,
        }

        /* More code related to implementing and using the resulting shim,
         * seemingly involving a lot of poking a reference at runtime??? */
    }

Portanto, não estou mais surpreso.
Eu acredito que seja possível acelerar alguns casos, mas esta não é realmente uma comparação comparativa aqui. A laranja é write_fmt , que deve usar uma variedade de máquinas de formatação. O que precisa acontecer é que write! deve pular write_fmt em casos simples onde a máquina de formatação não é necessária, ou a própria máquina de formatação deve ser muito mais rápida no caso do caminho rápido óbvio.