完全内联AnyVal隐式类构造器而不使用-Yopt-内联启发式:所有

Question

我正在试验Java 17 Vector孵化器，我决定看看能否为它创建一个零成本的语法糖。下面是我所写内容的一个小片段：

import jdk.incubator.vector._

object VectorOps {
  implicit final class FloatVectorOps @inline() (val _this: FloatVector) extends AnyVal {
    @inline def +(that: FloatVector): FloatVector = _this.add(that)
    @inline def apply(i: Int): Float = _this.lane(i)
  }
}

class Test {
  def test(x: Float, y: Float): Float = {
    import VectorOps._
    val SSE = FloatVector.SPECIES_128
    val xv = FloatVector.broadcast(SSE, x)
    val yv = FloatVector.broadcast(SSE, y)
    (xv + yv)(0) // sugar for xv.add(yv).lane(0)
  }
}

我使用Scala 2.13.5和Java 17。

Scala编译器使用-optimize -opt:inline -opt-warnings:at-inline-failed -Yopt-inline-heuristics:at-inline-annotated -opt:nullness-tracking -opt:box-unbox -opt:copy-propagation -opt:unreachable-code -language:implicitConversions -opt:closure-invocations运行。

JVM是用--add-modules jdk.incubator.vector运行的。

但是，Scala编译器将test方法的最后一行编译为

    GETSTATIC VectorOps$FloatVectorOps$.MODULE$ : LVectorOps$FloatVectorOps$;
    POP
    GETSTATIC VectorOps$.MODULE$ : LVectorOps$;
    GETSTATIC VectorOps$FloatVectorOps$.MODULE$ : LVectorOps$FloatVectorOps$;
    POP
    GETSTATIC VectorOps$.MODULE$ : LVectorOps$;
    ALOAD 4
    INVOKEVIRTUAL VectorOps$.FloatVectorOps (Ljdk/incubator/vector/FloatVector;)Ljdk/incubator/vector/FloatVector;
    ALOAD 5
    INVOKEVIRTUAL jdk/incubator/vector/FloatVector.add (Ljdk/incubator/vector/Vector;)Ljdk/incubator/vector/FloatVector;
    INVOKEVIRTUAL VectorOps$.FloatVectorOps (Ljdk/incubator/vector/FloatVector;)Ljdk/incubator/vector/FloatVector;
    ICONST_0
    INVOKEVIRTUAL jdk/incubator/vector/FloatVector.lane (I)F
    FRETURN

这些对隐式类构造函数的调用完全抛出Hotspot，它无法打开向量变量，从而降低性能。注意，就字节码而言，隐式类构造函数是一个标识函数，这实际上意味着它是一个非操作函数。使用MODULE$的所有东西也是不必要的。但是Hotspot没有看到它。

(请注意，对+和apply的方法调用已成功内联。)

添加-Yopt-inline-heuristics:everything移除构造函数调用和MODULE$，并修复性能，但这就像使用大锤破解一个螺母一样。就像一把大锤，感觉不安全。

当然，用Java风格编写整个代码也可以改善性能，但这并不是重点。

所以我的问题是：

1. 可以在不使用-Yopt-inline-heuristics:everything的情况下消除调用，并且无需重写原始-Yopt-inline-heuristics:everything语法中的所有内容吗？

1. Scala 3有一些新的内联特性。这能在Scala 3中完成吗?没有积极的优化选项吗？

Answer 1

我想出了一个解决方案:宏。

object VectorOps {
  implicit final class FloatVectorOps @inline() (val _this: FloatVector) extends AnyVal {
    @inline def +(that: FloatVector): FloatVector = macro MacroVectorOps.add
    @inline def apply(i: Int): Float = macro MacroVectorOps.lane
  }
}

object MacroVectorOps {
  import scala.reflect.macros.blackbox
  def add(c: blackbox.Context)(that: c.Tree): c.Tree = {
    import c.universe._
    // deconstruct the implicit conversion:
    val q"$conv($in)" = c.prefix.tree
    q"$in.add($that)"
  }  
  def lane(c: blackbox.Context)(i: c.Tree): c.Tree = {
    import c.universe._
    val q"$conv($in)" = c.prefix.tree
    q"$in.lane($i)"
  }
}

使用它的代码编译成高效的字节码，就像我使用原始Java编写它一样，字节码中根本没有FloatVectorOps类或VectorOps对象的痕迹。