Hexcat 开发者分享 11 月提升 Rust 编译器性能的进展

我在Hexcat为Rust编译器性能工作的第一个月已经结束，是时候看看自上次发帖以来发生了一些什么。

Span是Rust编译器中的关键数据结构。每个AST、HIR和MIR节点都携带一个span。每个span有四个字段，分别记录以下信息。这四个字段各占32位，合计16字节数据。但大多数情况下，这16字节可以压缩为三种8字节内联格式之一，剩余情况则驻留（intern）到全局表中。其原理是利用数据中的规律：许多源位置的长度很小（即lo与hi之间的差值很小）；许多span的context和/或parent为零，而非零的context和parent通常是较小的整数；parent仅在增量构建中使用。

#163857：在这个PR中，我用一种更简单、更高效的方案替换了旧的压缩方案。对于增量构建，我们现在通常只驻留约1%的span，而旧方案为20-40%。（在非增量构建中，我们通常驻留不到0.1%。）此外，即使在驻留情况下，我们也总能将context字段内联存储，这很有用，因为我们经常单独读取context。这一改动降低了众多基准测试的指令数，最佳情况下降幅超过3%，周期数的改善甚至更高。增量构建因驻留减少而获益最大。

#163971：在这个PR中，Josh Triplett利用新的表示形式对若干span操作进行了微优化。这降低了众多基准测试的指令数，最佳情况下降幅超过2%。

#164291：在这个PR中，我尝试使用模式类型为Span提供一个niche，使Option<Span>与Span大小相同。方案可行，但没有提升性能，因为我们很少使用Option<Span>，而且它让代码变得更复杂。因此我放弃了这一改动。

#163628：在元数据编码/解码和稳定哈希过程中，我们通常需要反复从哈希表中获取同一parent span的信息。在这个PR中，我在该哈希表前加了一个单条目缓存，从而在大多数情况下避免了哈希表查找。这降低了众多基准测试的指令数，最佳情况下降幅超过4%，主要惠及增量编译。

#163981、#164234、#165160：在这三个PR中，我聚焦于Diesel的编译时间——这个crate在开发中的新trait求解器比旧求解器更慢。我在三个PR中做了大约十几项微优化，例如热路径上的提前返回、避免分配、避免部分重复计算，以及优化一些特殊情况。这些改动将新求解器在Check Full构建上的指令数开销从1.49倍降至1.16倍，typenum和nalgebra等其他新求解器基准测试也有改善。还有更多工作要做，但这是不错的进展。

#164236：在这个PR中，我重新排列了一些代码，以避免在某个提前返回的场景中做不必要的工作，降低了众多基准测试的指令数，最佳情况下降幅超过4%。

#165022：在这个PR中，我移除了AttrTokenStream和AttrTokenTree类型。它们镜像了广泛使用的TokenStream和TokenTree类型，但仅用于cfg处理。这一改动主要是为了简化代码，但也避免了一些token流转换，降低了一系列基准测试的指令数：deep-vector压力测试降低4%，一些真实场景降低不到1%。

#164965：在这个PR中，我避免了在需要类型推断的字面量（如vec![1, 2, 3, 4]）中为每个元素创建一个类型变量。这对包含超过100,000个元素的vec字面量的deep-vector压力测试是巨大的胜利（周期数降低8-12%）……但对其他任何基准测试都没有帮助。压力测试上的大胜利有时会转化为真实代码上的较小胜利，有时则不会。我最终还是合并了这个改动，因为它非常简单，而且确实改善了一个测试中的错误信息。

#164341：在这个PR中，我为处理强制转换（coercion）时的一个提前返回添加了一些额外情形。这降低了众多基准测试的指令数，多数降幅不到1%。

#165112：编译器中已有一个trivial_consts机制，对于const N: usize = 0这类平凡常量，它会跳过整个编译阶段（包括借用检查），以减少编译时间。在这个草案PR中，我扩展了该机制，使其也避免为这些常量构建MIR。最佳情况下（libc），它降低了最多6%的指令数，但trivial_consts本身已经很棘手且有些争议，因此前路尚不明确。更多细节见Zulip讨论串。

#164484：在这个PR中，Takayuki Maeda为元数据引入了一种稀疏编码机制。这略微增加了指令数，但周期数和实际耗时保持中性，更重要的是它将元数据大小降低了最多37%，最大RSS（峰值内存）降低了最多7%。

十月份我还前往代尔夫特参加了Hexcatconf，这是一个小型聚会，约有二十来人参加，来自Hexcat、RustNL及其他地方。旅途漫长，但非常值得！能与一些熟悉的面孔叙旧、结交新朋友、了解更多人正在做的事情，感觉很好。感谢Mara Bos组织这次活动。

2026-09-28至2026-11-02期间达到“相关”阈值的实际耗时测量结果可以在这里看到。一片绿色，45个基准测试中的236个测试有改善，其中不少达到两位数百分比，而仅3个基准测试中的4个测试出现回退。

如果将选择范围扩大到包含“非相关”结果（即低于方差阈值的结果），结果则略显混杂（599项改善对90项回退），这对于一个月这样相对较短的周期来说是意料之中的。总体而言，我们看到非常健康的平均实际耗时降低2.85%，并且

（原文较长，此处译出前 6000 字，完整内容请点「打开原文」。）