如何禁用V8的优化编译器

Question

我正在编写一个常数时间字符串比较函数（用于node.js），并希望禁用V8的优化编译器，仅针对此单个函数；使用命令行标志不可行。

我知道使用with{}（或try/catch）块将立即禁用优化编译器，但我担心这个“特性”（漏洞）将在未来版本中被修复。

是否有一种不可变（且记录在文档中）的方法来禁用V8的优化编译器？

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示例函数：

function constantTimeStringCompare( a, b ) {
    // By adding a `with` block here, we disable v8's optimizing compiler.
    // Using Object.create(null) ensures we don't have any object prototype properties getting in our way.our way.
    with ( Object.create( null ) ){
        var valid = true,
            length = Math.max( a.length, b.length );
        while ( length-- ) {
            valid &= a.charCodeAt( length ) === b.charCodeAt( length );
        }
        // returns true if valid == 1, false if valid == 0
        return !!valid;
    }
}

这里有一个只是为了好玩的性能测试。

- David Murdoch

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@DavidMurdoch，你的第一个问题是一个非常人为的情境。通常来说，运行时函数的“价值”是在给定输入大小 n 的情况下执行给定操作的次数。在你的情况下，这个操作将是字符比较。由于这将是更长字符串的长度，所以 a 是常量并不重要，因为对于所有比 a 更长的字符串，该函数的值将是 b.length。（由于存在无限数量的比 a 更长的字符串和有限数量的比 a 更短的字符串，我们可以在分析中忽略较短的字符串。） - millimoose

@DavidMurdoch 另外，对于算法复杂度，通常考虑渐近复杂度。在这里可以忽略检查引用相等的快捷方式。我现在能记起来的另一个是检查长度是否相等，这是一个常数时间检查，假设字符串长度事先已知。（就像在Javascript中一样。）这意味着使用它的函数对于不同长度的输入将是常数时间，对于相等长度的输入将是线性时间。因此，在这种情况下，省略这些检查将保证您的函数对于所有字符串都是线性时间。 - millimoose

@DavidMurdoch 对于大多数字符串对来说，使用这些快捷方式在理论上是常数时间，而对于所有字符串对的一个无穷小子集则是线性的。实际上，这取决于您的输入范围。即使没有这些快捷方式，正如您所注意到的那样，由于.length和max()的开销，该函数也不会完全线性。 - millimoose

@DavidMurdoch 是的。这也是不正确的。 你的函数确定了a是否为b的前缀。(为了使这个比较成为常数时间，实际上你必须实现我提到的“优化”.) 同时将所有操作计入计数器是没有意义的。通常情况下，你会单独计算一个或几个“代表性”的操作实例。读取或写入输入元素(在你的情况下是字符)很常见，输入元素之间的比较也很常见。你可以安全地忽略常量开销。 - millimoose

@DavidMurdoch 实际上，读取字符串结尾之后的内容似乎明显变慢：http://jsperf.com/reading-past-the-end-of-a-string。因此，对于比`a`短的字符串，`b`的长度仍然很重要，所以你的函数实际上并不是恒定时间。（尽管从理论上讲，与所有可能的字符串集相比，这样的字符串并不多。） - millimoose

Answer 1

如果您想要一个可靠的方法来做到这一点，您需要使用 --allow-natives-syntax 标志运行Node，并调用以下内容：

%NeverOptimizeFunction(constantTimeStringCompare);

请注意，在调用constantTimeStringCompare之前应该调用此函数，如果该函数已经被优化，则会违反断言。

否则，使用with语句是最好的选择，因为使其可优化是绝对的疯狂行为，而支持try/catch则是合理的。但这不会影响您的代码，以下内容就足够了：

function constantTimeStringCompare( a, b ) {
    with({});

    var valid = true,
        length = Math.max( a.length, b.length );
    while ( length-- ) {
        valid &= a.charCodeAt( length ) === b.charCodeAt( length );
    }
    // returns true if valid == 1, false if valid == 0
    return !!valid;

}

仅仅提到with语句就会破坏整个包含函数——优化是以函数级别的粒度完成的，而不是每个语句。

- Esailija

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很遗憾，使用标志位不是一个选项。我感觉V8的优化编译器有一天可能会将空的“with”块优化掉。如果你没有看到这种优化的可能性，为什么呢？ - David Murdoch

@DavidMurdoch，没有进行任何优化，例如死代码删除，因为该函数通过提到“with”来禁用了优化。在这种优化发生之前，他们必须开始支持“with”在他们的优化编译器中，而我已经说过这将是疯狂的，因为哲学是支持合理的代码。 “with”是纯恶，并且在严格模式下甚至是语法错误，不是人们急于优化的合理代码。但如果您不想使用标志，则这是您最好的选择。 - Esailija

8年后：一位同事问我为什么调试器在技术上应该能看到某些函数中的变量，但实际上却看不到。我告诉他，我敢打赌是优化编译器将它们从作用域中移除了，因为它们没有被函数使用。我提到很久以前有人告诉我，在函数中使用 with({}){} 会导致优化器退出——至少在带有调试器的 Node v14.18.2 中仍然如此。 :-) - David Murdoch

Answer 2

要检查一个函数是否被特定的Node.js版本优化，您可以参考bluebird的Optimization Killers wiki。
我已经在Node 7.2上检查了3个解决方案：

1. with({}) - 该函数已由TurboFan优化
2. try {} catch(e) {} - 该函数已由TurboFan优化
3. eval(''); - 该函数未被优化

因此，为确保禁用V8优化，您应该将eval('')添加到函数体中。

- vitalets