为什么Rust编译器不能优化Box :: downcast的Err arm？

Question

我有一个Box<dyn Any>,我知道基础类型,所以我想在Box::downcast()(源)中优化测试.

首先我试过std::hint::unreachable_unchecked():

pub unsafe fn downcast() -> Box<i32> {
    let value = any();
    if let Ok(value) = value.downcast() {
        value
    } else {
        std::hint::unreachable_unchecked()
    }
}

和

pub unsafe fn downcast() -> Box<i32> {
    any().downcast().map_err(|_| std::hint::unreachable_unchecked()).unwrap()
}

与rustc -C opt-level=3两个结果在该(40行中省略):

example::downcast:
        push    rbx
        sub     rsp, 16
        call    any@PLT
        mov     rbx, rax
        mov     qword ptr [rsp], rax
        mov     qword ptr [rsp + 8], rdx
        mov     rdi, rax
        call    qword ptr [rdx + 24]
        mov     rax, rbx
        add     rsp, 16
        pop     rbx
        ret
        mov     rbx, rax
        mov     rdi, rsp
        call    core::ptr::drop_in_place
        mov     rdi, rbx
        call    _Unwind_Resume@PLT
        ud2

由于这不是我想要的优化,我试过了

pub unsafe fn downcast() -> Box<i32> {
    let value = any();
    std::intrinsics::assume(value.is::<i32>());
    value.downcast().unwrap()
}

但这变得更糟(省略了118行):

example::downcast:
        push    r15
        push    r14
        push    rbx
        sub     rsp, 32
        call    any@PLT
        mov     rbx, rax
        mov     r14, rdx
        mov     qword ptr [rsp], rax
        mov     qword ptr [rsp + 8], rdx
        mov     r15, qword ptr [rdx + 24]
        mov     rdi, rax
        call    r15
        mov     qword ptr [rsp + 16], rbx
        mov     qword ptr [rsp + 24], r14
        mov     rdi, rbx
        call    r15
        movabs  rcx, -5015437470765251660     ;TypeId::of::<i32>()
        cmp     rax, rcx
        jne     .LBB5_7
        mov     rax, rbx
        add     rsp, 32
        pop     rbx
        pop     r14
        pop     r15
        ret
.LBB5_7:
        mov     rdi, rbx
        mov     rsi, r14
        call    core::result::unwrap_failed
        ud2
        mov     rbx, rax
        lea     rdi, [rsp + 16]
        call    core::ptr::drop_in_place
        mov     rdi, rbx
        call    _Unwind_Resume@PLT
        ud2
        mov     rbx, rax
        mov     rdi, rsp
        call    core::ptr::drop_in_place
        mov     rdi, rbx
        call    _Unwind_Resume@PLT
        ud2

我希望生成这样的代码,这是Ok来自Box::downcast:

pub unsafe fn downcast() -> Box<i32> {
    let value = any();
    let raw: *mut dyn Any = Box::into_raw(value);
    Box::from_raw(raw as *mut i32)
}

这导致了这一点(省略了零行):

example::downcast:
        push    rax
        call    any@PLT
        pop     rcx
        ret

为什么编译器不能以这种方式优化代码？

由godbolt生成的所有组件.

Answer 1

让我们尝试尽可能手动优化您的代码。如果我们手动内联，downcast()我们会得到以下结果：

pub unsafe fn downcast() -> Box<i32> {
    let value = any();
    if value.is::<i32>() {
        let raw: *mut Any = Box::into_raw(value);
        Box::from_raw(raw as *mut i32)
    } else {
        std::hint::unreachable_unchecked()
    }
}

我们可以改变这个：

pub unsafe fn downcast() -> Box<i32> {
    let value = any();
    value.is::<i32>();
    let raw: *mut Any = Box::into_raw(value);
    Box::from_raw(raw as *mut i32)
}

value.is::<i32>()未使用！我们可以删除它吗？问题就出在这里。

该is方法调用get_type_id一个dyn Any对象。该方法只能在运行时确定。而且它可能有副作用。因此无法将其移除。

您可以从以下函数中看到与示例中相同的冗长汇编代码：

#![feature(get_type_id)]
pub fn nop(any: Box<dyn Any>) {
    any.get_type_id();
}

现在您可能会争辩说它Any::get_type_id是由编译器普遍定义的并且不能被覆盖，但是编译器还不够聪明，无法意识到这一点。