杂谈-通过编译器优化代码

前段时间有人问我，如何考虑编译优化。我想了想，但是因为自己没有学过这方面的课程，也没有总结出成套的体系（毕竟自己一共就只吃了几年程序员的），所以，只能告诉他，“把自己当做编译器的作者。当编译器的作者面对自己的代码时，他能做些什么”

扯淡结束，下面通过一个小例子讲讲“为什么 Objective-C 难以进行优化”。

Objective-C 是 C 的超集，语言创作者通过给 struct 添加了一些 function，把 struct 升级为了 class。当然，实际情况不会像我说的这样简单，肯定会更加复杂，但我这里只是讲和下文相关的内容。

struct 升级为了 class，function 也“一人得道鸡犬升天”地升级为了 method。

很多 iOS 开发者都无法区分“函数”和“方法”。实际上，把它们翻译为 function 和 method 可能区分度更高一些。

可以粗糙的用以下等式区别它们：

类 = 含有特殊字段的结构体 + 其它
method = function + 类的引用 + 其它

首先，稍微解释一下第一个等式。类经过编译后，会被打散到 mach-o 的多个地方。其中，一份信息会存储到 mach-o 的 __DATA,__objc_data 字段。

如下图。

Objective-C 中的 method 被编译后，会被当做函数处理，与此同此，编译后的 mach-o 文件也会保留一些特殊信息。

如下图，第一幅图表示：method 编译后，会在 段__TEXT,__text 生成一个对应的函数。第二幅图表示：这是一个函数。第三幅图表示：method 与 class 之间的关系会被存储到 段 __DATA,__objc_const。

我们先回顾一下它们的用法。

简单来说，类似于 [[NSObject alloc]init] 的写法都是在调用 Objective-C 中“类”或“类的实例”的 method，而 int result = pow(x,y) 属于调用 function 的过程。

考虑这样一种情况，如果某个类，它的某些方法没有被编译器检测到调用，比如没有检测到[object aMethod]这种用法。编译器是否该把这个方法的实现从编译后的 mach-o 文件内移除，从而减小可执行文件的体积，提到可用的内存空间，加快载入速度？

答案是：“非常不推荐这样做”。Objective-C 是一门动态语言，除了直接调用外，还有大量的动态调用方式。仅仅因为编译器检测不到调用就进行移除是非常危险的行为。

再考虑这样一种情况，如果某个函数，它没有被编译器检测到被调用，比如没有检测到 int result = pow(0,0)。编译器是否该把这个函数的实现从编译后的 mach-o 文件内移除，从而减小可执行文件的体积，提到可用的内存空间，加快载入速度？

答案是：“非常推荐这样做”。虽然通过某些方案也可以动态调用
c 函数，但是，很显然，这样行为非常非常少，程序员有义务自己处理这种情况或者关闭优化器。

类似的，因为 Objective-C 可以动态添加 method 的原因，编译器不能直接把 [objc superMethod] 替换为直接执行函数superMethod(objc,...)，而是需要通过递归地查找方法列表，检测该方法是否被某一个父类动态添加了实现。

综上，一个动态性非常强的语言是很难依靠编译器作者的智慧进行优化的，所以，苹果才会从零开始发明一种新的编程语言。

参考文章：https://llvm.org/svn/llvm-project/cfe/branches/ggreif/CallInst-operands/test/CodeGenObjC/metadata-symbols-64.m