Для получения триального ключа
заполните форму ниже
Team license
Enterprise license
** Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку
своих персональных данных. См. Политику конфиденциальности

Запросите информацию о ценах
Новая лицензия
Продление лицензии
--Выберите валюту--
USD
EUR
RUB
* Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку
своих персональных данных. См. Политику конфиденциальности

Бесплатная лицензия PVS-Studio для специалистов Microsoft MVP
** Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку
своих персональных данных. См. Политику конфиденциальности

Для получения лицензии для вашего открытого
проекта заполните, пожалуйста, эту форму
** Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку
своих персональных данных. См. Политику конфиденциальности

Мне интересно попробовать плагин на:
** Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку
своих персональных данных. См. Политику конфиденциальности

Ваше сообщение отправлено.

Мы ответим вам на


Если вы так и не получили ответ, пожалуйста, проверьте папку
Spam/Junk и нажмите на письме кнопку "Не спам".
Так Вы не пропустите ответы от нашей команды.

>
>
>
Опыт команды PVS-Studio: повышение прои…

Опыт команды PVS-Studio: повышение производительности C++ анализатора на Windows при переходе на Clang

С самого своего начала C++ анализатор PVS-Studio для Windows (тогда еще Viva64 версии 1.00 в 2006 году) собирался компилятором MSVC. С выходом новых релизов C++ ядро анализатора научилось работать на Linux и macOS, и структура проекта была переведена на использование CMake. Но под Windows сборка по-прежнему происходила с помощью компилятора MSVC. 29 апреля 2019 года разработчики Visual Studio объявили о включении в свою среду разработки набора утилит LLVM и компилятора Clang. И сейчас у нас наконец дошли руки, чтобы попробовать его в действии.

0830_Clang-build_ru/image1.png

Тестирование производительности

В качестве бенчмарка воспользуемся нашей утилитой для регрессионного тестирования анализатора под названием SelfTester. Суть её работы заключается в анализе набора разных проектов и сравнении результатов анализа с эталонными. Например, если при каких-то правках в ядре анализатора появились ложные предупреждения или пропали правильные, значит появилась регрессия, которую надо исправить. Более подробно про SelfTester можно прочитать в статье "Лучшее – враг хорошего".

Среди тестовой базы – достаточно разнообразные по объёму кода проекты. Как правило, если рабочий компьютер или тестовый сервер не нагружен, то время тестирования SelfTester'ом на одной и той же версии ядра варьируется в пределах погрешности. В случае если производительность анализатора не уберегли, это значительно скажется на общем времени тестирования.

После того как сборка C++ ядра перешла на Clang, SelfTester стал проходить на 11 минут быстрее.

0830_Clang-build_ru/image2.png

Выигрыш по производительности в 13% — это довольно заметно, учитывая, что достаточно просто поменять компилятор, не так ли?

Минусы тоже есть, но незначительные. Сборка дистрибутива замедлилась на 8 минут, а размер исполняемого файла подрос на 1,6 Мбайт (из них ~500 Кбайт из-за статической линковки рантайма).

0830_Clang-build_ru/image3.png

Видимо, производительность достигается более долгим этапом LTO (большую часть сборки занимает именно линковка) и более агрессивным раскручиванием циклов и встраиванием функций.

Далее хочется поделиться подводными камнями, возникшими в процессе перехода.

Генерация сборки под Clang

Скрипты CMake позволяют нам собирать свой код всеми мейнстримными компиляторами под нужные операционные системы.

Прежде всего необходимо установить компоненты компилятора Clang через Visual Studio Installer.

0830_Clang-build_ru/image4.png

Clang-cl — это так называемый "драйвер", который позволяет использовать clang с параметрами от cl.exe. Таким образом, он должен прозрачно взаимодействовать с MSBuild, практически как родной компилятор.

Также можно воспользоваться официальными сборками от проекта LLVM, которые можно найти на их репозитории GitHub. Однако для них нужно установить дополнительный плагин, чтобы Visual Studio смогла найти компиляторы. Имя toolset'а будет llvm, а не clangcl, как показано дальше в примерах.

Указываем toolchain в команде генерации solution для Visual Studio:

cmake -G "Visual Studio 16 2019" -Tclangcl <src>

Либо используем GUI:

0830_Clang-build_ru/image5.png

Открываем получившийся проект, собираем. И, конечно же, получаем пачку ошибок.

0830_Clang-build_ru/image6.png

Чиним сборку

Хоть сlang-cl внешне и ведет себя как CL, под капотом это совсем другой компилятор, со своими приколами.

Мы стараемся не игнорировать предупреждения компиляторов, поэтому используем флаги /W4 и /WX. Однако Clang может генерировать дополнительные предупреждения, которые сейчас мешают сборке. Пока выключим их:

if (CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  ....

  if (WIN32)
    add_compile_options(-Wno-error=deprecated-declarations
                        -Wno-error=reorder-ctor
                        -Wno-error=format-security
                        -Wno-error=macro-redefined
                        -Wno-error=bitwise-op-parentheses
                        -Wno-error=missing-field-initializers
                        -Wno-error=overloaded-virtual
                        -Wno-error=invalid-source-encoding
                        -Wno-error=multichar
                        -Wno-unused-local-typedef
                        -Wno-c++11-narrowing)
  ....
  endif()
endif()
0830_Clang-build_ru/image8.png

Немного получше.

Компиляторы GCC и Clang имеют встроенную поддержку типа int128, в отличие от MSVC под Windows. Поэтому в своё время была написана обертка с реализацией Int128 для Windows (на ассемблерных вставках и обернутая ifdef'ами, в лучших традициях C/C++). Поправим определения для препроцессора, заменив:

if (MSVC)
  set(DEFAULT_INT128_ASM ON)
else ()
  set(DEFAULT_INT128_ASM OFF)
endif ()

на

if (MSVC AND NOT CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  set(DEFAULT_INT128_ASM ON)
else ()
  set(DEFAULT_INT128_ASM OFF)
endif ()
0830_Clang-build_ru/image9.png

Обычно библиотеку с builtin'ами линкеру (lld) передает драйвер компилятора, будь то clang.exe или clang-cl.exe. Но в данном случае линкером заправляет MSBuild напрямую, который не знает, что нужно её использовать. Соответственно, драйвер никак не может передать флаги линкеру, поэтому приходится разбираться самим.

if (CMAKE_GENERATOR MATCHES "Visual Studio")

  link_libraries("$(LLVMInstallDir)\\lib\\clang\\\
${CMAKE_CXX_COMPILER_VERSION}\\lib\\windows\\\
clang_rt.builtins-x86_64.lib")

else()
  link_libraries(clang_rt.builtins-x86_64)
endif()
0830_Clang-build_ru/image10.png

Ура! Сборка заработала. Однако дальше при запуске тестов нас ждала куча ошибок сегментации:

0830_Clang-build_ru/image12.png

Отладчик при этом показывает какое-то странное значение в IntegerInterval, а на самом деле проблема находится немного дальше:

0830_Clang-build_ru/image13.png

В разных структурах для Dataflow-механизма активно применяется ранее упомянутый тип Int128, а для работы с ним используются SIMD-инструкции. И падение вызвано невыровненным адресом:

0830_Clang-build_ru/image15.png

Инструкция MOVAPS перемещает из памяти набор чисел с плавающей запятой в регистры для SIMD-операций. Адрес при этом обязан быть выровнен, в его конце должен стоять 0, а оказалась 8. Придется помочь компилятору, задав правильное выравнивание:

class alignas(16) Int128
0830_Clang-build_ru/image17.png

Порядок.

Последняя проблема вылезла из-за Docker-контейнеров:

0830_Clang-build_ru/image19.png

Сборка под MSVC всегда делалась со статической линковкой рантайма, а для экспериментов с Clang рантайм переключили на динамический. Оказалось, что в образах с Windows по умолчанию не установлены Microsoft Visual C++ Redistributable. Решили вернуть статическую линковку, чтобы у пользователей не возникало таких же неприятностей.

Заключение

Несмотря на то, что пришлось немного повозиться с подготовкой проекта, мы остались довольны ростом производительности анализатора более чем на 10%.

Последующие релизы PVS-Studio на Windows будут собираться с помощью компилятора Clang.

Популярные статьи по теме
Интервью с Джейсоном Тернером, одним из ведущих подкаста "CppCast": история и причины закрытия проекта

Дата: 27 Сен 2022

Автор: Ульяна Гришина

В этой статье мы поговорим с Джейсоном Тернером, одним из основателей CppCast. CppCast – это первый С++ подкаст, основанный С++ разработчиками. Начиная с 2015 года каждую неделю на CppCast выходили п…
Боремся с 16-летним легаси-кодом, или исправляем C и C++ front-end в PVS-Studio

Дата: 22 Сен 2022

Автор: Сергей Ларин

В 2022 году статическому анализатору PVS-Studio для языков C и C++ исполняется 16 лет. Если бы анализатор был человеком, то он бы уже заканчивал школу. Это очень старый проект, и система типов в нем …
Как фидбек помог улучшить наш C++ квиз

Дата: 31 Авг 2022

Автор: Алексей Саркисов

Ранее в нашем блоге мы рассказывали о квизе для C++ разработчиков. С момента запуска мы тщательно собирали обратную связь. Часть из неё касалась ошибок в работе квиза, которые мы естественно решили и…
Концепция умного указателя static_ptr<T> в C++

Дата: 30 Авг 2022

Автор: Гость

В C++ есть несколько "умных указателей" – 'std::unique_ptr', 'std::shared_ptr', 'std::weak_ptr'.
"Так исторически сложилось", или за что разделили V512

Дата: 12 Авг 2022

Автор: Михаил Гельвих

Как говорится, в любом деле самое сложное — это начать. Так и мы, очень долго откладывали разделение диагностики V512, но время пришло. Ну а о причинах и последствиях этого решения можно прочитать в …

Комментарии (0)

Следующие комментарии
Unicorn with delicious cookie
Мы используем куки, чтобы пользоваться сайтом было удобно. Хотите узнать подробнее?
Принять