在 Rust 中链接检查算术运算

Question

在执行带有溢出检查的整数算术时，计算通常需要组合多个算术运算。在 Rust 中链接检查算术的一种直接方法是使用checked_*方法和Option链接：

fn calculate_size(elem_size: usize,
                  length: usize,
                  offset: usize)
                  -> Option<usize> {
    elem_size.checked_mul(length)
             .and_then(|acc| acc.checked_add(offset))
}

但是，这告诉编译器为每个基本操作生成一个分支。我遇到了一种使用overflowing_*方法更展开的方法：

fn calculate_size(elem_size: usize,
                  length: usize,
                  offset: usize)
                  -> Option<usize> {
    let (acc, oflo1) = elem_size.overflowing_mul(length);
    let (acc, oflo2) = acc.overflowing_add(offset);
    if oflo1 | oflo2 {
        None
    } else {
        Some(acc)
    }
}

不考虑溢出而继续计算并使用按位 OR 聚合溢出标志可确保在整个评估中最多执行一个分支（前提是overflowing_*生成无分支代码的实现）。这种优化友好的方法更麻烦，并且在处理中间值时需要谨慎。

有没有人有过 Rust 编译器如何在各种 CPU 架构上优化上述任一模式的经验，以判断显式展开是否值得，尤其是对于更复杂的表达式？

Answer 1

有没有人有过 Rust 编译器如何在各种 CPU 架构上优化上述任一模式的经验，以判断显式展开是否值得，尤其是对于更复杂的表达式？

您可以使用操场来检查 LLVM 如何优化事物：只需单击“LLVM IR”或“ASM”而不是“运行”。#[inline(never)]在要检查的函数上贴上 a ，并注意传递运行时参数，以避免常量折叠。在这里：

use std::env;

#[inline(never)]
fn calculate_size(elem_size: usize,
                  length: usize,
                  offset: usize)
                  -> Option<usize> {
    let (acc, oflo1) = elem_size.overflowing_mul(length);
    let (acc, oflo2) = acc.overflowing_add(offset);
    if oflo1 | oflo2 {
        None
    } else {
        Some(acc)
    }
}

fn main() {
    let vec: Vec<usize> = env::args().map(|s| s.parse().unwrap()).collect();
    let result = calculate_size(vec[0], vec[1], vec[2]);
    println!("{:?}",result);
}

然而，你会得到的答案是，不幸的是，Rust 和 LLVM 中的溢出内在函数是为了方便而不是性能而编码的。这意味着虽然显式展开优化得很好，但目前指望 LLVM 来优化已检查的代码是不现实的。

通常这不是问题；但对于性能热点，您可能需要手动展开。

注意：这种性能不足也是在 Release 模式下默认禁用溢出检查的原因。