用于性能的公共lisp-defclass类型信息

Question

在以下程序中，删除行

    (declare (type (simple-array bit) arr))

使用SBCL使运行时间增加了3倍以上。另一方面，通过:type在defclass宏中给出的类型信息似乎对性能没有影响。

(defclass class-1 () ((arr :type (simple-array bit))))
(defun sample (inst)
  (declare (type class-1 inst))
  (let ((arr (slot-value inst 'arr)))
    (declare (type (simple-array bit) arr)) ;; 3x running time without
    (map-into arr #'(lambda (dummy) (if (< (random 1.0) 0.5) 0 1)) arr)))
(let ((inst (make-instance 'class-1)))
  (setf (slot-value inst 'arr) (make-array 10000 :element-type 'bit))
  (loop for i from 1 to 10000 do (sample inst)))

如果每次使用arr插槽时都不必将其声明为simple-array bit，我如何才能获得相同的性能优势？后者特别令人讨厌，因为（据我所知）每次都需要通过let或类似的方式引入绑定；我不能只在需要的地方写(slot-value inst 'arr)。

Answer 1

首先这是一个SBCL特定的问题，您可能会在SBCL用户列表中得到更好的答案。不同的编译器执行不同的优化，并且大多数编译器至少忽略一些声明。

第二个，您应该让绑定arr，因为您要使用它两次。

第三，如果您想避免let绑定，可以使用the：

(the (simple-array bit) (slot-value inst 'arr))

第四个，如果希望编译器推断类型，请使用特定的读取器，而不是slot-value:

(defclass c () ((arr :type (simple-array bit) :reader c-arr)))
(defun sample (inst)
  (declare (type class-1 inst))
  (let ((arr (c-arr inst)))
    (map-into arr #'(lambda (dummy) (random 2)) arr)))

c-arr应该允许编译器更容易地推断值类型，但（正如您自己发现的那样！）您可能需要声明其返回类型：

(declaim (ftype (function (c) (simple-array bit)) c-arr))

原因显然是SBCL忽略了槽类型声明。

Answer 2

添加类型信息会产生不同的效果，这取决于您使用的编译器和有效的优化级别。

对于优化编译器来说，它可能看起来像这样：

• 无信息：通用操作，速度相当快
• 可用的类型声明：添加了在运行时检查此特定类型的操作->较慢
• 类型声明可用，高度优化和低安全性：运行时不添加类型检查操作，为该类型生成专用代码->可能更快

一些编译器还忽略CLOS插槽的类型声明。如果没有，又有两种变体：1）安全意味着增加运行时检查；2）低安全和高速意味着生成的专用指令

摘要：由于添加了类型检查，类型声明可能会增加具有高安全性的运行时开销。专门的数据类型不一定速度更快，安全性低，优化程度高。