用LLVM-gcc或gcc进行部分评价/专门化

Question

我对c/c++的(部分)编译时评估很感兴趣(而不是像c++那样使用模板参数)。让我们考虑以下情况(摘自1)：

double mypower(double x, int n) {
  int i;
  double ret = x;
  for (i = 1; i < n; i++) {
    ret *= x;
  }
  return ret;
}

然后，在代码中的某个地方调用此函数：

mypower(x,3); // y varies all the time, 

然后编译器可以对此进行优化(例如循环展开)。我经常使用的一些函数实际上可以从优化中获益(通过手动创建专用函数进行测试)。表示1表示搜索该函数并被该函数的专门版本所取代的过程。这似乎很管用。但是它似乎不是很普遍，需要为应该替换的函数编写代码。

演示似乎是从2008年开始的，我找不到比这个消息来源更多的实质性信息。那从那以后有什么改善吗？我更喜欢某种自动化，它对所有可能由属性语法控制的函数(例如__attribute__(peval).)都有同样的作用。此外，我也希望为面向对象的代码工作，为不同的对象创建专门的类(2似乎表明这是不可能的)。

此外，我希望这种专门化不仅适用于代码中的常量。我正在考虑一个编译为LLVM IR (字节码)的程序可以做以下工作：

1. 在解释器的初始化阶段运行程序，在该初始化阶段，程序可以从文件中读取某些配置。初始化之后，解释器就停止了。
2. 从这一点开始，一些变量(包括成员变量)是固定的。提取这些变量(例如，在编译期间使用属性标记)。
3. 创建专门的函数和类。克隆到字节码中。
4. 运行JIT来创建本机代码。

这是我所要求的很多，只有少数的计算密集型程序才能从这样的优化中获益。但有些人肯定在研究这个问题。我可能只是不知道合适的搜索词来满足谷歌的需求。

注意:请不要建议使用非类型参数或手动专门化的模板类，我已经这样做了。我只是更喜欢编译器为我做的工作。

链接：

1

2

Answer 1

这主要是在过程间优化的领域。llvm中有几个，特别是IP常量传播，只有在翻译单元中的所有呼叫站点上使用mypower(x，3)才有帮助。你所描述的是可能的，但还没有真正完成。改进IPCP通行证是你想要做的事情--让它在一个特定的呼叫站点克隆并专门化一个功能。如果你有足够的翻译单位，这可能会导致一些相当大的代码膨胀，这就是为什么人们没有真正考虑去做这件事。

当您可以查看程序中的所有调用时，这在LTO级别可能会有更多的用处。

Answer 2

您可以使用源到源转换来完成此操作。

我们的DMS软件重组工具包可以用来实现这一点。DMS使用显式语言定义将源代码解析为AST，将AST打印回源代码，提供各种符号表、控制/数据流功能，并提供转换能力，使人们能够构建自定义源代码转换器。DMS有不同语言的许多前端，包括C和C++，有完整的预处理器。

要使用DMS完成任务，您需要使用C解析器来解析系统的所有代码(因为您必须检查所有调用站点以获得任何部分的专门化)。您需要定义一种方法来指定您希望的部分计算；正如您所建议的那样，一种方法是编写一个函数调用，其中参数绑定到常量，但您可以将其概括为绑定到任意表达式的参数。这样的规范可以被DMS的模式解析器解析，它可以处理任意的独立非终端，例如函数调用:-}您需要将这些规范停在某个地方；可能是作为一个额外的外部文件，或者作为在有关调用站点上或附近的注释。

通过解析部分eval规范，您需要查找函数调用名以确定感兴趣的实际函数；它位于源堆栈的某个位置，符号表将使它更容易找到。给定一个具有专门化的调用站点，可以复制标识函数的AST并替换参数；可能只使用少量的转换，但您必须小心使用函数内的词法作用域捕获参数。要解决这个问题，可能需要进行额外的转换。在为指定的函数命名新名称和缩短参数列表之后，您将重新将其AST插入到原始函数定义站点附近，适当地修改调用站点，并吐出修改后的AST。无论您想要为特殊情况下的展开循环添加额外的转换，还是其他您感兴趣的东西，都是实用的。

DMS已被用于对C和C++代码进行大规模转换；这似乎“技术上”简单。熟悉像DMS这样的工具是一个小问题；那里有一个公平的学习曲线。