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C++/LLVM : Runtime code generation and STL container

coder 2024-02-12 原文

假设一个简单的部分评估场景:

#include <vector>

/* may be known at runtime */
int someConstant();

/* can be partially evaluated */
double foo(std::vector<double> args) {
  return args[someConstant()] * someConstant();
}

假设 someConstant() 是已知的并且在运行时不会改变(例如，由用户提供一次)并且可以被相应的 int 文字替换。如果 foo 是热路径的一部分，我预计会有显着的性能改进:

/* partially evaluated, someConstant() == 2 */
double foo(std::vector<double> args) {
  return args[2] * 2;
}

我目前对这个问题的看法是在运行时生成 LLVM IR，因为我知道部分求值代码的结构(所以我不需要通用的部分求值器)。 所以我想编写一个函数 foo_ir 来生成 IR 代码，它与 foo 做同样的事情，但不调用 someConstant()，因为它在运行时是已知的。 很简单，不是吗？然而，当我查看上面代码生成的 IR 时:

 ; Function Attrs: uwtable
define double @_Z3fooSt6vectorIdSaIdEE(%"class.std::vector"* %args) #0 {
  %1 = call i32 @_Z12someConstantv()
  %2 = sext i32 %1 to i64
  %3 = call double* @_ZNSt6vectorIdSaIdEEixEm(%"class.std::vector"* %args, i64 %2)
  %4 = load double* %3
  %5 = call i32 @_Z12someConstantv()
  %6 = sitofp i32 %5 to double
  %7 = fmul double %4, %6
  ret double %7
}

; Function Attrs: nounwind uwtable
define linkonce_odr double* @_ZNSt6vectorIdSaIdEEixEm(%"class.std::vector"* %this, i64 %__n) #1 align 2 {
  %1 = alloca %"class.std::vector"*, align 8
  %2 = alloca i64, align 8
  store %"class.std::vector"* %this, %"class.std::vector"** %1, align 8
  store i64 %__n, i64* %2, align 8
  %3 = load %"class.std::vector"** %1
  %4 = bitcast %"class.std::vector"* %3 to %"struct.std::_Vector_base"*
  %5 = getelementptr inbounds %"struct.std::_Vector_base"* %4, i32 0, i32 0
  %6 = getelementptr inbounds %"struct.std::_Vector_base<double, std::allocator<double> >::_Vector_impl"* %5, i32 0, i32 0
  %7 = load double** %6, align 8
  %8 = load i64* %2, align 8
  %9 = getelementptr inbounds double* %7, i64 %8
  ret double* %9
}

我明白了，[] 包含在 STL 定义中(函数 @_ZNSt6vectorIdSaIdEEixEm)- 很公平。问题是:它也可能是一些成员函数，甚至是直接数据访问，我根本无法假设数据布局在任何地方都是相同的，所以在开发时，我不知 Prop 体的 std: :vector 主机布局。

有没有什么方法可以使用 C++ 元编程在编译时获取所需的信息？即有什么方法可以让 llvm 为 std::vector 的 [] 方法提供 IR？

作为奖励:我宁愿不强制使用 clang 编译库，相反，LLVM 应该是运行时依赖项，所以只需在编译时调用 clang(即使我不知道该怎么做)是次优解。

最佳答案

回答我自己的问题:

虽然我仍然没有针对一般情况的解决方案(例如 std::map)，但对于 std::vector 存在一个简单的解决方案:

根据 the C++ standard ，以下适用于成员函数 data()

Returns a direct pointer to the memory array used internally by the vector to store its owned elements.

Because elements in the vector are guaranteed to be stored in contiguous storage locations in the same order as represented by the vector, the pointer retrieved can be offset to access any element in the array.

所以实际上，std::vector 的对象级布局是标准固定的。

关于C++/LLVM : Runtime code generation and STL container，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/20718675/

generationampcodevectordoublec++stlllvmjit

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