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视频笔记 CppCon 2016 Chandler Carruth High Performance Code 201 Hybrid Data Structures

时间:2017-05-20 13:50:25      阅读:267      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:use   hose   cache   tiny   http   不能   uil   set   擦除   

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LLVM internal data structures
LLVM 内部数据结构
 
2:24 SmallVector
下面是 SmallVector 的简化版本。这是 LLVM 里最基本的数据结构,到处被使用。
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问题:为什么不直接使用 STL 的 vector? 因为在 STL 里,如果对 vector 进行 move 操作,按照规范,迭代器还要保持有效。这个特性虽好,但带来的问题是,不能进行 small-size 优化。

 
4:57 Wield Tricks for SmallVector (SmallVector 的怪异的小把戏)
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左边:仅仅有缓存 (char Buffer[])

右边:基类看起来像个 vector,但是没有缓存。缓存是通过基类的构造函数传入的。这种模式是非常强大的,因为类型擦除了 N

类型擦除N的好处?跨越接口边界的时候,不用关心这个N

 
6.27 SmallDenseSet
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It is a smalll size optimized set. Unlike std::unordered_set, instead we use open addressing here, an array of buckets, flat in memory. We use quadratic probing (二次探测). The traits class is related to hashing.

 
8:40 SmallDenseMap
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The map uses the same traits class.

For empty and tombstone buckets, don‘t put complete pair into those buckets. Acutually, just put the keys into them (special code).
 
LLVM,对于通用的数据机构,99%都是基于以上三个small size optimized containers。
 
10:37 问题:为什么small size optimized containers不使用allocators?
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上图是有人一种建议的实现方式(使用allocators二不是custom containers)。这个solution是能工作的,但是...
 
问题1:有人可能会忘了让这些数字在所有的callers都同步,否则...booom。也许有办法解决这个问题,但是很难找到简单有效的方法
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问题2:返回这个vector对象的时候,很有可能这个vector包含memory在stack里面。也许也是有办法解决了,但是很challenging
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使用costomed containers,而不是allocators,所有这些问题都消失了。

 
13:44 Small-size optimizations效果最好,只在values小的时候
works way better when the values are really small. 这是最最critical的!这样才有足够高的密度。所以真正的challenges,是优化这些values,使他们足够小。这比有上面那些containers更重要。Containers不难,但是有效的使用好它们需要很多的工作。
 
14:45 第一个关键的想法是给large objects address identity
address identity: 对象有内在的ID吗?something unique about the object。如果仔细分配,可以借用地址作为ID
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借用地址做ID,可以如上使用container。

问题:为什么不使用forward list?上面的用法比forward list效果好很多!因为地址是连续的,对缓存相对友好。如果遍历forward list,必须先要读出一个对象,才能知道下一个对象的地址在哪里。也就是如果有一次cache miss,就会有一序列的cache misses.
但是以上的用法也有问题,这些大对象本事没有locality。他们内存分配的时候一般都是随意哪里有内存就在哪里,根本没有locality。所以LLVM使用下面可怕的BumpPtrAllocator
 
20:00 class BumPtrAllocator 简化版本below
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"World‘s worst malloc implementation". Nice thing about this:

  • local. strong locality for large objects, though wasteful: a page (4k) at least
  • really fast
 
21:50 Sometimes, if pointers are too large, use an index
 
22:08 Aggressively pack the bits
  • to make objects small
  • there are 4 zeros in low bits of the pointer, e.g., 10000000010000000010000
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结合之后的提问:这里的bit operations基本上cost非常低,大多都是compile time的cost

 
28:28 use above packed pointer to build below:
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TinyPtrVector can be a T or a vector of T

The most useful case of this is for multi map:
  template <typename KeyT, typename ValueT>
  using SmallMultiMap = SmallDenseMap<KeyT, TinyPtrVector<ValueT>>;
 
 
31:24 Lastly, use bitfields everywhere
 
32:00 Sometimes, you really need an ordering
  不能依赖hash or set的ordering
  When possible, sort vectors
  有时候,按照什么排序不重要,但一定需要deterministic,也就是需要一个确定的顺序
 
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  类似的有 template class SmallMapVector;

  可以进一步优化,当数量小的时候,只使用vector, 线性搜索有更高的效率
 
37:00 提问开始

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