CrystalのIntのパフォーマンスが悪くなかったのが予想外だったのでLLVM中間表現を確認した #Crystal

背景

前回の記事でCrystalのベンチマークを行った。
http://qiita.com/irxground/items/cd7368444caa5e27ecdd

もちろんこれは「悪くなるだろう」と予想したから計測したのだが、全然そんなことはなかったので、実際に「なぜ悪くならなかったか」を調べてみた。

最近の機械語を吐く言語はたいてい、LLVMを利用しているので、LLVMの中間表現を読んでみるのが手っ取り早い。

結果

Crystalは引数の型が Int8 | Int16 | Int32 | Int64 のようなUnionだった場合、引数の型ごとに関数を生成するようだ。確かにこの方法なら実行時のパフォーマンス劣化は起こらない。
しかも実際に利用した型のみ生成されているので（つまり今回で言えば、Int8やInt16の分の関数は生成されない）安心して利用できる。

コード等

コード

前回の一部を利用

fib_example.cr

def fib_32(n : Int32)
  if n < 2
    n
  else
    fib_32(n - 1) + fib_32(n - 2)
  end
end

def fib_signed(n : Int::Signed)
  if n < 2
    n
  else
    fib_signed(n - 1) + fib_signed(n - 2)
  end
end

N = 20
pp fib_32(N)
pp fib_signed(N.to_i32)
pp fib_signed(N.to_i64)

生成

$ crystal build --emit llvm-ir --release fib_example.cr

生成されたLLVM中間表現

自分の手元だと中間表現は 12,715行もの巨大なコードになるので、ぱっと見圧倒されるが、LLVM中間表現上の関数名には元のCrystalの関数名が含まれるので、関数名で検索すれば簡単に見つかる。

ただし今回の例ではうまくいっているが（CrystalがやっているのかLLVMがやっているのかわからないが）関数のインライン展開はかなり行われるので、もし同じようにLLVM中間表現を読もうとしている人は注意したほうがいいと思う。

; （略）

; Function Attrs: nounwind readnone uwtable
define internal fastcc i32 @"*fib_32<Int32>:Int32"(i32 %n) #5 {
entry:
  %0 = icmp slt i32 %n, 2
  br i1 %0, label %exit, label %else

else:                                             ; preds = %entry
  %1 = add i32 %n, -1
  %2 = tail call fastcc i32 @"*fib_32<Int32>:Int32"(i32 %1)
  %3 = add i32 %n, -2
  %4 = tail call fastcc i32 @"*fib_32<Int32>:Int32"(i32 %3)
  %5 = add i32 %4, %2
  ret i32 %5

exit:                                             ; preds = %entry
  ret i32 %n
}

; （略）

; Function Attrs: nounwind readnone uwtable
define internal fastcc i32 @"*fib_signed<Int32>:Int32"(i32 %n) #5 {
entry:
  %0 = icmp slt i32 %n, 2
  br i1 %0, label %exit, label %else

else:                                             ; preds = %entry
  %1 = add i32 %n, -1
  %2 = tail call fastcc i32 @"*fib_signed<Int32>:Int32"(i32 %1)
  %3 = add i32 %n, -2
  %4 = tail call fastcc i32 @"*fib_signed<Int32>:Int32"(i32 %3)
  %5 = add i32 %4, %2
  ret i32 %5

exit:                                             ; preds = %entry
  ret i32 %n
}

; Function Attrs: nounwind readnone uwtable
define internal fastcc i64 @"*fib_signed<Int64>:Int64"(i64 %n) #5 {
entry:
  %0 = icmp slt i64 %n, 2
  br i1 %0, label %exit, label %else

else:                                             ; preds = %entry
  %1 = add i64 %n, -1
  %2 = tail call fastcc i64 @"*fib_signed<Int64>:Int64"(i64 %1)
  %3 = add i64 %n, -2
  %4 = tail call fastcc i64 @"*fib_signed<Int64>:Int64"(i64 %3)
  %5 = add i64 %4, %2
  ret i64 %5

exit:                                             ; preds = %entry
  ret i64 %n
}

; （略）

しかし、fib32もfib_32<Int32>という関数名になっているのは不思議だ……