fastvm/rclvm.cr の高速化の自分用メモ。

オペコードを String のまま取り回す実装だった → これをシンボルや enum にするとどうなるか

  def execute : Int32 | Nil
    insn = @mem.main[@pc]

    opcode = insn[0]
    case opcode
    when "exit"     then return insn[1].as(Int32)
    when "cp"       then cp()       ; @pc += 1
    when "lea"      then lea()      ; @pc += 1
    when "add_ab"   then add_ab()   ; @pc += 1
    # ...

修正前はこうなっていて、文字列比較してるとこで遅くなってそう。

使っている Crystal のバージョンが 1.0.0 のままだった → これを最新の 1.5.0 に上げるとどうなるか

計測

Crystal版VMで第2世代コンパイラを実行して自身をコンパイルした場合の時間を time コマンドでそれぞれ3回計測
いずれも --release オプションありで VM をコンパイルしている

変更前
real    1m34.613s / user    1m44.672s / sys     0m2.679s
real    1m34.598s / user    1m44.409s / sys     0m2.869s
real    1m34.340s / user    1m44.597s / sys     0m2.555s

opcode をシンボルに変更しただけ
real    1m29.133s / user    1m36.528s / sys     0m2.152s
real    1m28.814s / user    1m36.282s / sys     0m2.106s
real    1m29.255s / user    1m36.347s / sys     0m2.400s

opcode を enum に変更しただけ
real    1m28.696s / user    1m35.704s / sys     0m2.447s
real    1m29.589s / user    1m36.684s / sys     0m2.367s
real    1m28.533s / user    1m35.828s / sys     0m2.244s

Crystal のバージョン変更だけ（1.0.0 => 1.5.0）
real    1m13.030s / user    1m21.938s / sys     0m2.984s
real    1m12.881s / user    1m21.927s / sys     0m2.772s
real    1m12.474s / user    1m21.444s / sys     0m2.840s

Crystal 1.5.0 + enum
real    1m8.694s / user    1m16.653s / sys     0m2.906s
real    1m8.094s / user    1m15.968s / sys     0m2.952s
real    1m8.741s / user    1m16.860s / sys     0m2.683s

メモ

v1.5.0 に上げただけでけっこう速くなる
- 処理時間は 23% 減、速度は 1.30倍
バージョンアップの寄与の方が大きいが、シンボル化・enum化でも多少速くなる
速度向上の優先度
- そんなに高くない。あまりがんばらずに速くできるならやってしまおうか、くらいの温度感。
- 可読性・保守性を損なわない方を優先

Crystal では String#to_sym は使えないが、オペコードの種類は限られているので自前で変換してやれば String からシンボルへの変換は可能。

      opcode =
        case opcode_str
        when "exit"     then :exit
        when "cp"       then :cp
        when "lea"      then :lea
        when "add_ab"   then :add_ab
        # ... snip ...
        else
          raise # 不正なオペコード
        end