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C/C++

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Easy::jit：C++ 即时编译器

关于

Easy::jit 是一个编译器辅助库，可以为 C++ 代码生成简单的即时代码。

会谈

Easy::jit 在 EuroLLVM'18
Easy::jit 在 FOSDEM'18

建筑

首先，安装 clang 和 LLVM。

apt install llvm-6.0-dev llvm-6.0-tools clang-6.0

然后，配置并编译项目。

cmake -DLLVM_DIR=/usr/lib/llvm-6.0/cmake < path_to_easy_jit_src >
cmake --build .

要构建示例，请安装 opencv 库，并将标志-DEASY_JIT_EXAMPLE=1添加到 cmake 命令中。

要启用基准测试，请安装 google 基准测试框架，并将标志-DEASY_JIT_BENCHMARK=1 -DBENCHMARK_DIR=<path_to_google_benchmark_install>添加到 cmake 命令。

一切准备就绪，可以出发了！

码头工人

如果您只想对项目进行快速测试，可以使用 docker 来使用它。为此，请使用<path_to_easy_jit_src>/misc/docker中的脚本从当前目录生成 Dockerfile，然后生成 docker 实例。

python3 < path_to_easy_jit_src > /misc/docker/GenDockerfile.py  < path_to_easy_jit_src > /.travis.yml > Dockerfile
docker build -t easy/test -f Dockerfile
docker run -ti easy/test /bin/bash

基本用法

使用 Easy::Jit 编译我的项目

由于 Easy::Jit 库依赖于编译器的帮助，因此必须加载编译器插件才能使用它。标志-Xclang -load -Xclang <path_to_easy_jit_build>/bin/EasyJitPass.so加载插件。

包含的头文件需要 C++14 支持，并记住添加包含目录！使用--std=c++14 -I<path_to_easy_jit_src>/cpplib/include 。

最后，必须使用-L<path_to_easy_jit_build>/bin -lEasyJitRuntime将二进制文件链接到 Easy::Jit 运行时库。

将所有内容放在一起，我们得到以下命令。

clang++-6.0 --std=c++14 < my_file.cpp > 
  -Xclang -load -Xclang /path/to/easy/jit/build/bin/bin/EasyJitPass.so 
  -I < path_to_easy_jit_src > /cpplib/include 
  -L < path_to_easy_jit_build > /bin -lEasyJitRuntime

在我的项目中使用 Easy::Jit

考虑以下来自对视频流应用图像过滤器的软件的代码。在以下部分中，我们将对其进行调整以使用 Easy::jit 库。要优化的函数是kernel ，它在整个图像上应用掩模。

掩模、其尺寸和面积不会经常改变，因此专门化这些参数的函数似乎是合理的。此外，图像尺寸和通道数量在整个执行过程中通常保持不变；然而，不可能知道它们的值，因为它们依赖于流。

 static void kernel ( const char * mask, unsigned mask_size, unsigned mask_area,
                   const unsigned char * in, unsigned char * out,
                   unsigned rows, unsigned cols, unsigned channels) {
  unsigned mask_middle = (mask_size/ 2 + 1 );
  unsigned middle = (cols+ 1 )*mask_middle;

  for ( unsigned i = 0 ; i != rows-mask_size; ++i) {
    for ( unsigned j = 0 ; j != cols-mask_size; ++j) {
      for ( unsigned ch = 0 ; ch != channels; ++ch) {

        long out_val = 0 ;
        for ( unsigned ii = 0 ; ii != mask_size; ++ii) {
          for ( unsigned jj = 0 ; jj != mask_size; ++jj) {
            out_val += mask[ii*mask_size+jj] * in[((i+ii)*cols+j+jj)*channels+ch];
          }
        }
        out[(i*cols+j+middle)*channels+ch] = out_val / mask_area;
      }
    }
  }
}

static void apply_filter ( const char *mask, unsigned mask_size, unsigned mask_area, cv::Mat &image, cv::Mat *&out) {
  kernel (mask, mask_size, mask_area, image. ptr ( 0 , 0 ), out-> ptr ( 0 , 0 ), image. rows , image. cols , image. channels ());
}

该库的主要头文件是easy/jit.h ，其中导出了该库的唯一核心函数。这个函数被称为——猜猜怎么调用？ -- easy::jit 。我们在文件顶部添加相应的 include 指令。

# include < easy/jit.h >

通过调用easy::jit ，我们专门化了该函数并获得了一个仅包含两个参数（输入和输出帧）的新函数。

 static void apply_filter ( const char *mask, unsigned mask_size, unsigned mask_area, cv::Mat &image, cv::Mat *&out) {
  using namespace std ::placeholders ;

  auto kernel_opt = easy::jit (kernel, mask, mask_size, mask_area, _1, _2, image. rows , image. cols , image. channels ());
  kernel_opt (image. ptr ( 0 , 0 ), out-> ptr ( 0 , 0 ));
}

推断在运行时公开哪些函数

Easy::jit 嵌入了函数的 LLVM 位码表示，以便在运行时在二进制代码中进行专门化。为此，库需要访问这些函数的实现。 Easy::jit 努力推断哪些函数在运行时是专门的，但在许多情况下这是不可能的。

在这种情况下，可以使用EASY_JIT_EXPOSE宏，如以下代码所示，

 void EASY_JIT_EXPOSE kernel () { /* ... */ }

或者在编译期间使用正则表达式。下面的命令导出名称以“^kernel”开头的所有函数。

clang++ ... -mllvm -easy-export= " ^kernel.* "  ...

缓存

与easy/jit.h头文件并行，还有easy/code_cache.h ，它提供代码缓存以避免重新编译已生成的函数。

下面我们展示了上一节中的代码，但适用于使用代码缓存。

# include < easy/code_cache.h >

 static void apply_filter ( const char *mask, unsigned mask_size, unsigned mask_area, cv::Mat &image, cv::Mat *&out) {
  using namespace std ::placeholders ;

  static easy::Cache<> cache;
  auto const &kernel_opt = cache. jit (kernel, mask, mask_size, mask_area, _1, _2, image. rows , image. cols , image. channels ());
  kernel_opt (image. ptr ( 0 , 0 ), out-> ptr ( 0 , 0 ));
}