爲什麼F＃編譯器不能完全嵌入高階函數的函數參數？

Question

我喜歡F＃的一件事是一個真實的inline關鍵字。然而，雖然它允許編寫與粘貼代碼塊相同的一階函數，但對於高階函數來說事情並不那麼樂觀。考慮

let inline add i = i+1 
let inline check i = if (add i) = 0 then printfn ""  
let inline iter runs f = for i = 0 to runs-1 do f i 
let runs = 100000000 
time(fun()->iter runs check) 1 
time(fun()->for i = 0 to runs-1 do check i) 1 

結果是244 ms爲iter和61 ms用於手動檢查。讓我們深入研究ILSpy。要求直接呼叫的相關功能是：

internal static void func@22-12(Microsoft.FSharp.Core.Unit unitVar0) 
{ 
    for (int i = 0; i < 100000000; i++) 
    { 
     if (i + 1 == 0) 
     { 
      Microsoft.FSharp.Core.PrintfFormat<Microsoft.FSharp.Core.Unit, System.IO.TextWriter, Microsoft.FSharp.Core.Unit, Microsoft.FSharp.Core.Unit> format = new Microsoft.FSharp.Core.PrintfFormat<Microsoft.FSharp.Core.Unit, System.IO.TextWriter, Microsoft.FSharp.Core.Unit, Microsoft.FSharp.Core.Unit, Microsoft.FSharp.Core.Unit>(""); 
      Microsoft.FSharp.Core.PrintfModule.PrintFormatLineToTextWriter<Microsoft.FSharp.Core.Unit>(System.Console.Out, format); 
     } 
    } 
} 

With add內聯。對於iter相關功能

internal static void func@22-11(Microsoft.FSharp.Core.Unit unitVar0) 
{ 
    for (int i = 0; i < 100000000; i++) 
    { 
     Tests.FunctionInlining.f@315-5(i); 
    } 
} 
internal static void f@315-5(int i) 
{ 
    if (i + 1 == 0) 
    { 
     Microsoft.FSharp.Core.PrintfFormat<Microsoft.FSharp.Core.Unit, System.IO.TextWriter, Microsoft.FSharp.Core.Unit, Microsoft.FSharp.Core.Unit> format = new Microsoft.FSharp.Core.PrintfFormat<Microsoft.FSharp.Core.Unit, System.IO.TextWriter, Microsoft.FSharp.Core.Unit, Microsoft.FSharp.Core.Unit, Microsoft.FSharp.Core.Unit>(""); 
     Microsoft.FSharp.Core.PrintfModule.PrintFormatLineToTextWriter<Microsoft.FSharp.Core.Unit>(System.Console.Out, format); 
     return; 
    } 
} 

，我們可以看到的性能損失來自一個間接額外的水平。正如性能測試顯示的那樣，JIT編譯器也不會去除這種間接性。是否有理由爲什麼高階函數不能完全內聯？編寫計算內核時這是一件很痛苦的事情。

我的時間組合子（雖然這裏並不真正相關）是

let inline time func n = 
    func() |> ignore 
    GC.Collect() 
    GC.WaitForPendingFinalizers() 
    let stopwatch = Stopwatch.StartNew() 
    for i = 0 to n-1 do func() |> ignore 
    stopwatch.Stop() 
    printfn "Took %A ms" stopwatch.Elapsed.TotalMilliseconds 

Answer 1

只是要清楚，F＃編譯器的內聯每次您已標記爲inline定義。只是當使用內聯函數作爲高階參數時，內聯的當前行爲不是很有用。給定的一個參數時，等等iter runs check被視爲iter runs (fun i -> check i)check只能被內聯。然後check得到內聯，導致

iter runs (fun i -> if (add i) = 0 then printfn "") 

等效（你可以在IL看到，有在生成的IL到check沒有呼叫，但有一種叫合成f@315-5機構本拉姆達，這相當於）。 iter也被內聯了。

話雖如此，我認爲，當前的行爲並不像它可能是有用 - 編譯器也可以內嵌在lambda的身體進入調用點，這將是安全和提高性能。