JIT编译器的IL优化

Question

我正在开发一个编译器，用于生成IL代码。 重要的是，最终生成的IL代码能够被Mono和Microsoft .NET JIT编译器JIT编译成最快的机器码。

我的问题是：

1. 优化像以下这样的模式是否有意义：

   'stloc.0; ldloc.0; ret' => 'ret' 
   'ldc.i4.0; conv.r8' => 'ldc.r8.0'
   

2. 那么这些问题是否需要考虑，或者JIT编译器是否足够智能以解决这些问题？

3. 是否有规范列出了Microsoft/Mono JIT编译器执行的优化列表？

4. 有没有实用建议/最佳实践的好阅读材料，以优化IL，使得JIT编译器可以生成性能最优的机器码？

- Denis Yarkovoy

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据我所知，JIT 在消除 stloc.0; ldloc.0; 方面非常出色。对于 IronScheme，我尝试调整输出的 IL 使其更像基于 C# 的代码，因为我感觉 JIT 可能会更努力地优化已知的模式。但这只是一种感觉 :D 您可以随时创建一些微型基准测试来衡量它。 - leppie

.NET JIT编译器并不特别聪明（毕竟它们没有太多时间）。你为什么关心“最快可能”呢？ - Luaan

@Luaan，我关心的是“最快可能”的编译器，因为它需要为密集计算生成代码。理想情况下，它应该生成本机机器代码，但出于更好的可移植性和可维护性考虑，我正在考虑使用IL。然而，性能仍然是首要任务。 - Denis Yarkovoy

@DenisYarkovoy 你可以创建一些微基准来分析结果... - xanatos

如果性能不是很关键的话，我会选择使用IL；如果性能很重要的话，我会选择使用本地代码。可移植性很棘手，但是——YAGNI。只需确保它实际上是安全的 :) - Luaan

Answer 1

1. 你所描述的两种模式是JIT实际上轻松解决的问题（除了非原始结构体）。在SSA格式中，常量传播和死代码的消除非常容易。
2. 不，你必须测试JIT可以做什么。查阅编译器文献以了解预期的标准优化。然后，进行测试。我们现在拥有的两个JIT优化很少，有时甚至不能正确处理最基本的东西。例如，MyStruct s; s.x = 1; s.x = 1;在RyuJIT中不会被优化。s = s;也不会。s.x + s.x会从内存中加载x两次。期望很少。
3. 你需要了解机器码基本操作映射到什么。这并不太复杂。尝试一些东西并查看反汇编列表。你很快就会对输出的样子有感觉。

- usr

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为什么SSA很重要？JIT编译器是否在内部使用它？ - svick

@svick 我非常确定他们会这样做。这似乎非常重要。CoreCLR中的“ssabuilder.cpp”似乎做了类似的事情。请参阅https://en.wikipedia.org/wiki/Static_single_assignment_form#Compilers_using_SSA_form，看看它有多么普遍。 - usr

Answer 2

冗余的转换和类似于装载/存储的操作是递归下降解析器的不可避免的副作用。你可以使用Peephole优化器来去除它们，但这并不需要担心，C# 和 VB.NET 编译器也会生成它们。

现有的 .NET/Mono jitter非常擅长优化这些操作。他们专注于优化真正影响执行速度的机器代码。一个很好的优势是，任何编写生成IL的编译器都可以受益于这些优化而无需进行特殊处理。

Jitter 优化在此帖子中有涉及。

- Hans Passant