Inlining en lustransformaties herkennen

Signalen van inlining:

• Een helperfunctie die je als afzonderlijke functie verwacht, verschijnt nergens
• Hetzelfde instructiepatroon wordt in veel aanroepers herhaald
• Er staat geen overeenkomende call waar de broncode er wel een had

Loop unrolling voert meerdere iteraties per loopdoorgang uit om de overhead van sprongen te verminderen.

Een loop die vier keer hoort uit te voeren, kan vier kopieën van de body tonen zonder interne sprong.

Bij een onbekend aantal iteraties rolt de compiler de loop uit in blokken (bijvoorbeeld vier tegelijk), plus een restloop voor de overgebleven iteraties.

Een groot blok gevolgd door een kleine loop met één stap per keer is de klassieke herkenning van gedeeltelijk uitrollen.

Vectorisatie verwerkt meerdere gegevenselementen tegelijk met SIMD-registers zoals XMM/YMM.

Instructies zoals movdqu, paddd of addps geven aan dat een scalaire loop is omgezet in vectorbewerkingen.

Wanneer je SIMD- of uitgerolde bodies ziet, vouw ze dan in gedachten terug tot één scalaire loop. Vier parallelle optellingen zijn gelijk aan een loop die vier elementen optelt.

Documenteer de eenvoudige bedoeling, niet de geoptimaliseerde vorm.

Compilers halen berekeningen die tijdens iteraties niet veranderen uit de loop. Een vermenigvuldiging die je in de loop verwacht, kan ervoor staan.

Als je dit weet, lees je niet verkeerd waar het werk wordt uitgevoerd.

Vermenigvuldigingen in loops worden vaak vervangen door goedkopere optellingen (strength reduction). Een index maal een stapgrootte wordt een pointer die bij elke doorgang met die stapgrootte wordt verhoogd.

Herken add ptr, 8 als ‘volgend element’ en niet als letterlijke pointerrekenkunde.

Decompilers (Ghidra, Hex-Rays) rollen loops vaak automatisch opnieuw uit en maken geïnline-de code weer afzonderlijk, zodat ze schonere pseudocode tonen. Gebruik ze, maar controleer de assembly wanneer het gedrag ertoe doet.

Wanneer de laatste actie van een functie een aanroep is, kan de compiler die omzetten in een sprong in plaats van een aanroep gevolgd door een return, waarbij het huidige frame opnieuw wordt gebruikt.

Een jmp naar een andere functie aan het einde van een routine, in plaats van een call gevolgd door ret, is kenmerkend voor een tail call.

Je kunt nu door ingrijpende optimalisaties heen kijken:

• Inlining voegt aangeroepen functies samen met hun aanroepers
• Uitrollen en vectorisatie verdelen loop-bodies over parallel werk
• Verplaatsing van invariante code en krachtvermindering verplaatsen bewerkingen of maken ze goedkoper

Vouw deze in je reconstructie terug naar de eenvoudige bedoeling van de broncode.