[原创] IL2CPP优化（上）：去虚拟化
发表于2016-08-18
我们将推出三篇系列文章介绍IL2CPP AOT编译器的小优化，帮助大家更好的理解代码执行的过程。本文为系列第一篇。
Unity的脚本虚拟机团队一直在寻找让代码更快运行的方式。本系列文章将为大家介绍IL2CPP AOT编译器的小优化，并教大家如何利用它们。尽管这些小优化并不能让您的代码运行速度提高2-3倍，但它们会在游戏中起到重要作用，我们希望这些优化能让您对代码的执行方式有更深入的理解。
现代编译器都很擅于执行一些优化来提高代码的运行时性能。作为开发者，我们经常可以通过将已了解功用的代码，通过一定信息明确传达给编译器，进而帮助编译器提高效率。本文将详细讲解一个关于 IL2CPP的小优化，并看看它将如何提高您现有代码的运行效率。
１、去虚拟化
众所周知，虚方法的调用通常比直接调用的消耗更大。我们一直致力于改善libil2cpp运行库的性能以降低虚方法调用的消耗（下篇文章将介绍更多该内容），但某些排序算法仍然需要一些运行时的查找。编译器无法知道哪些方法会在运行时被调用，亦或可不可以被调用？
去虚拟化是一个很常见的编译器优化策略，也就是将虚方法调用改为直接的方法调用。当编译器编译时可以提供准确的“实际”方法时，这个策略就会被启用。不幸的是，这点往往很难做到，因为编译器通常无法看到整个代码库。然而，如果可以的话，这将使虚方法的调用更快速。
２、典型例子
作为一个年轻的开发者，我学习虚方法是从一个相当惯例的动物示例开始的。这个例子您可能也很熟悉:
public abstract class Animal { public abstract string Speak();} public class Cow : Animal { public override string Speak() { return "Moo"; }} public class Pig : Animal { public override string Speak() { return "Oink"; }} |
在 Unity (版本 5.3.5) 中，我们可以使用这些类来做个小农场：
public class Farm: MonoBehaviour { void Start () { Animal[] animals = new Animal[] {new Cow(), new Pig()}; foreach (var animal in animals) Debug.LogFormat("Some animal says '{0}'", animal.Speak()); var cow = new Cow(); Debug.LogFormat("The cow says '{0}'", cow.Speak()); }} |
这里每次调用Speak的都是虚方法调用。让我们看看 IL2CPP去虚拟化这些方法调用是如何提高性能的。
３、生成的C++代码还不赖
我比较喜欢IL2CPP的一个功能是它会生成C++代码而非汇编代码。当然，这些生成的代码与一般手写的看起来并不一样，但这种代码要比汇编代码容易理解得多。下面看看生成的 foreach循环体代码：
// Set up a local variable to point to the animal array//设置一个本地的变量指向animal（动物）队列AnimalU5BU5D_t2837741914* L_5 = V_2;int32_t L_6 = V_3;int32_t L_7 = L_6; // Get the current animal from the array// 从队列中获得当前的animal（动物）V_1 = ((L_5)->GetAt(static_castAnimal_t3277885659 * L_9 = V_1; // Call the Speak method//调用Speak方法String_t* L_10 = VirtFuncInvoker0< String_t* >::Invoke(4 /* System.String AssemblyCSharp.Animal::Speak() */, L_9); |
这里移除了一些生成的代码来简化其内容。看到那个丑陋的Invoke调用了么？它将会在 vtable中查找适当的虚方法并进行调用。vtable的查找会比直接的函数调用慢一些，但这可以理解。因为 Animal（动物）可能是 Cow（牛）或者Pig（猪），或者一些其它的派生类型。
下面看看生成的代码中的第二个调用Debug.LogFormat，这个看起来更像是直接调用：
// Create a new cow// 创建一个新的cow（牛）Cow_t1312235562 * L_14 = (Cow_t1312235562 *)il2cpp_codegen_object_new(Cow_t1312235562_il2cpp_TypeInfo_var);Cow__ctor_m2285919473(L_14, /*hidden argument*/NULL);V_4 = L_14;Cow_t1312235562 * L_16 = V_4; // Call the Speak method// 调用Speak（叫）函数String_t* L_17 = VirtFuncInvoker0< String_t* >::Invoke(4 /* System.String AssemblyCSharp.Cow::Speak() */, L_16); |
这个例子中仍然使用的是虚方法调用！ 事实上IL2CPP对于优化非常保守，绝大多数情况下其优先确保正确性。由于它并未对整个项目做完全的分析来确保可以进行直接调用，因而选择了更安全（也更慢）的虚拟方法调用。
假设我们知道农场中没有其它类型的牛了，因此Cow（牛）这个类不会产生衍生类。如果我们清楚告知编译器这点，就能获得一个更好的结果。现将类的定义改为如下：
public sealed class Cow : Animal { public override string Speak() { return "Moo"; }} |
关键字sealed将告诉编辑器 Cow（牛）不会有衍生类（sealed也可以直接应用于 Speak方法）。现在 IL2CPP能确信进行直接调用了：
// Create a new cow//创建一个新的牛Cow_t1312235562 * L_14 = (Cow_t1312235562 *)il2cpp_codegen_object_new(Cow_t1312235562_il2cpp_TypeInfo_var);Cow__ctor_m2285919473(L_14, /*hidden argument*/NULL);V_4 = L_14;Cow_t1312235562 * L_16 = V_4; // Look ma, no virtual call!//看到了么，没有虚拟调用啦！String_t* L_17 = Cow_Speak_m1607867742(L_16, /*hidden argument*/NULL); |
这里调用 Speak就不会再慢了，因为我们已经清楚的告诉编译器，并且有把握地允许编译器进行优化。
这种优化不会使您的游戏运行速度显著变快。但这对于后来的人阅读代码和编辑器本身来说，都是表达任何编程设想“代码化”的上佳实践。如果您想使用IL2CPP编译，强烈建议仔细阅读项目生成的C++代码，可能会有意想不到的收获！
下一篇我们将讨论为什么虚方法调用消耗高，以及怎样使其变得更快。
原文链接：http://blogs.unity3d.com/2016/07/26/il2cpp-optimizations-devirtualization/
感谢Unity官方翻译组成员“fubb”对本文翻译所做的贡献。
转载请注明来源：Unity官方中文社区 (forum.china.unity3d.com)。请勿私自更改任何版权说明信息。