Профильная оптимизация

Статья
04/03/2023

Профильная оптимизация позволяет оптимизировать весь исполняемый файл, используя данные из тестовых запусков EXE- или DLL-файла. Данные представляют вероятную производительность программы в рабочей среде.

Оптимизация с помощью профилей доступна только для собственных целевых объектов x86, x64 или ARM64. Они недоступны для исполняемых файлов, которые будут запускаться в среде CLR. Даже если создать сборку со смешанным машинным и управляемым кодом (с помощью параметра компилятора /clr), невозможно использовать профильную оптимизацию только для машинного кода. Попытка выполнить сборку проекта с этими параметрами, заданными в интегрированной среде разработки, приведет к ошибке сборки.

Примечание.

Сведения, полученные из теста профилирования, запускают переопределения оптимизаций, которые в противном случае вступят в силу, если указать /Ob, /Os или /Ot. Дополнительные сведения см. в статьях Параметр /Ob (расширение встраиваемых функций) и /Os, /Ot (приоритет размера кода или скорости кода).

Действия по оптимизации приложения

При использовании профильной оптимизации выполните указанные ниже действия, чтобы оптимизировать приложение.

Скомпилируйте один или несколько файлов исходного кода с параметром /GL.

Каждый модуль, собранный с параметром /GL, может быть проанализирован во время тестовых запусков профильной оптимизации для получения информации о поведении во время выполнения. Не каждый модуль в сборке профильной оптимизации требуется компилировать с параметром /GL. Однако только модули, скомпилированные с использованием /GL, будут обработаны и доступны позднее для профильной оптимизации.
Выполните компоновку с использованием /LTCG и /GENPROFILE или /FASTGENPROFILE.

Если использовать одновременно и параметр /LTCG, и параметр /GENPROFILE или /FASTGENPROFILE, при запуске инструментированного приложения будет создан файл .pgd. После добавления данных тестового запуска в файл .pgd они могут использоваться как входные данные для следующего этапа компоновки (создание оптимизированного образа). При указании параметра /GENPROFILE можно также добавить аргумент PGD=имя_файла, чтобы указать нестандартное имя или расположение для файла .pgd. Сочетание параметров компоновщика /LTCG и /GENPROFILE или /FASTGENPROFILE заменяет нерекомендуемый параметр компоновщика /LTCG:PGINSTRUMENT.
Профилирование приложения.

Каждый раз, когда профилируемый сеанс EXE или профилируемый DLL-файл выгружается, создается файл appname!N.pgc. Файл .pgc содержит сведения об определенном тестовом запуске приложения. appname — это имя приложения, а N — это номер, начиная с 1, который увеличивается в зависимости от числа других файлов appname!N.pgc в каталоге. Можно удалить файл .pgc, если тестовый запуск не представляет сценарий, который вы хотите оптимизировать.

Во время тестового запуска можно принудительно закрыть открытый в текущий момент файл .pgc и создать новый файл .pgc с помощью служебной программы pgosweep (например, если конец тестового сценария не совпадает с завершением работы приложения).

Приложение также может напрямую вызывать функцию PGO PgoAutoSweep для записи данных профиля в момент вызова в файл .pgc. Она обеспечивает более точный контроль над кодом, охватываемым записанными данными в файлах .pgc. Пример использования этой функции см. в документации по PgoAutoSweep.

При создании инструментированной сборки сбор данных по умолчанию осуществляется в непотокобезопасном режиме, который обеспечивает более высокую скорость, но, возможно, в ущерб точности. С помощью аргумента EXACT для /GENPROFILE или /FASTGENPROFILE можно настроить сбор данных в потокобезопасном режиме, который точнее, но медленнее. Этот параметр также доступен, если вы задаете нерекомендуемую переменную среды PogoSafeMode или нерекомендуемый параметр компоновщика /POGOSAFEMODE при создании инструментированной сборки.
Выполните компоновку с использованием /LTCG и /USEPROFILE.

Для создания оптимизированного образа используйте параметры компоновщика /LTCG и /USEPROFILE. На этом шаге в качестве входных данных принимается файл .pgd. При указании параметра /USEPROFILE можно также добавить аргумент PGD=имя_файла, чтобы указать нестандартное имя или расположение для файла .pgd. Это имя можно также указать с помощью нерекомендуемого параметра компоновщика /PGD. Сочетание параметров /LTCG и /USEPROFILE заменяет нерекомендуемые параметры компоновщика /LTCG:PGOPTIMIZE и /LTCG:PGUPDATE.

Можно даже создать оптимизированный исполняемый файл и позже определить, что дополнительное профилирование будет полезно для создания более оптимизированного образа. Если инструментированный образ и соответствующий файл .pgd доступны, можно выполнить дополнительные тестовые запуски и повторно создать оптимизированный образ с новым файлом .pgd, используя те же самые параметры компоновщика /LTCG и /USEPROFILE.

Примечание.

Файлы .pgc и .pgd являются файлами двоичного типа. При хранении в системе управления версиями избегайте любых возможных автоматических преобразований текстовых файлов.

Оптимизации, выполняемые в процессе профильной оптимизации

Профильная оптимизация включает в себя перечисленные ниже проверки и улучшения.

Встраивание — например, если функция A часто вызывает функцию B, а функция B относительно небольшая, то профильная оптимизация встраивает функцию B в функцию A.
Отражение виртуального вызова — если виртуальный или другой вызов через указатель функции часто предназначен для определенной функции, профильная оптимизация может вставить условно выполняемый прямой вызов функции.
Распределение регистров — оптимизация на основе данных профиля улучшает распределение регистров.
Простая блочная оптимизация — позволяет разместить часто выполняемые основные блоки, которые временно выполняются во фрейме, в одном наборе страниц (локально). Это минимизирует число используемых страниц, уменьшая тем самым затраты памяти.
Оптимизация размера и скорости — функции, на которые программа тратит больше всего времени, могут быть оптимизированы по скорости.
Структура функции — на основе графа вызовов и поведения профилируемого вызываемого и вызывающего объектов функции, которые, как правило, относятся к одному пути выполнения, размещаются в одном разделе.
Оптимизация условного ветвления — с помощью зондов значений профильная оптимизация может определить, используется ли заданное значение в операторе switch чаще, чем другие значения. Затем это значение может быть извлечено из оператора switch. То же можно сделать с инструкциями if...else, где оптимизатор может упорядочить if...else так, чтобы блок if или else размещался первым в зависимости от того, какой блок чаще получает значение true.
Отделение неиспользуемого кода — код, который не вызывается во время профилирования, перемещается в специальный раздел, добавляемый в конец набора разделов. Это позволяет вынести раздел из часто используемых страниц.
Отделение кода EH — так как код EH выполняется только в случае исключений, во многих случаях его можно поместить в отдельный раздел. Это происходит, если профильной оптимизации удается определить, что исключения возникают только при исключительных условиях.
Встроенные функции памяти — необходимость в расширении встроенной функции зависит от частоты ее вызова. Встроенная функция может также быть оптимизирована на основе размера блока перемещения или копирования.

Следующие шаги

Узнайте больше об этих переменных среды, функциях и средствах, которые можно использовать для профильной оптимизации.

Переменные среды для профильной оптимизации
Эти переменные использовались для настройки поведения сценариев тестирования во время выполнения. В настоящее время они являются нерекомендуемыми и заменены новыми параметрами компоновщика. В этом документе описывается, как перейти от использования переменных среды к использованию параметров компоновщика.

PgoAutoSweep
Функция, которую можно добавить в приложение, чтобы обеспечить детальный контроль над данными, записываемыми в файл .pgc.

pgosweep
Программа командной строки, которая записывает все данные профиля в файл .pgc, закрывает файл .pgc и открывает новый файл .pgc.

pgomgr
Программа командной строки, которая добавляет данные профиля из одного или нескольких файлов .pgc в файл .pgd.

Практическое руководство. Объединение нескольких профилей PGO в один профиль
Примеры использования pgomgr.

См. также

Дополнительные средства сборки MSVC