Optimisation du compilateur QML
Qt QML est le moteur d’exécution de Qt Quick. Ses responsabilités sont d’analyser et d’exécuter le code QML. Ce module n’a aucune dépendance envers la pile graphique (il n’a rien de spécifique pour le rendu). Il comprend également une implémentation de JavaScript (compatible avec la norme ECMAScript 5.1). Avec le développement de Qt, ce module est devenu de plus en plus compliqué, avec une série d’étapes utilisées pour améliorer petit à petit la performance du code : il commence par analyser le code QML et JavaScript pour en former un arbre syntaxique abstrait (AST), alors transformé en une représentation intermédiaire (IR) par une étape de génération de code. Ce code intermédiaire est optimisé (élimination du code mort, déduction de type, etc.), avant d’être exécuté par l’un des deux moteurs de sélection d’instruction (ISEL) : ils produisent soit directement de l’assembleur, soit un code binaire.
Cette manière de procéder est assez longue et complexe. De plus, le coût en temps pour compiler du code QML et JavaScript est non négligeable — ce qui a un impact sur les temps de démarrage des applications Qt Quick.
Les navigateurs Web ont dû faire face au même genre de problèmes avec leurs moteurs JavaScript. V8 et JavaScriptCore ont tous deux décidé d’utiliser une procédure bien plus plate pour effectuer la transformation du code QML/JS en assembleur : le code binaire est directement généré depuis le code source (ce qui est très rapide), sans passer par une représentation intermédiaire. Ce code binaire est ainsi entièrement indépendant de la plateforme, contrairement à la version précédente.
Avec des améliorations de performance dans l’interprétation de ce code binaire, il est déjà possible d’obtenir une performance proche de la solution précédente avec les optimisations !
Ces changements dans le code binaire ont été l’occasion de le rendre extrêmement compact. Ainsi, il prend très peu de place en mémoire et sur le disque (ce qui est important pour les plateformes embarquées). De plus, il a été optimisé pour en faciliter l’interprétation, de telle sorte que, à l’exécution, l’application soit aussi rapide que possible sans devoir utiliser de technique de compilation à la volée (JIT).
Néanmoins, un moteur de JIT peut être utilisé à l’exécution, afin de générer directement des instructions en assembleur pour les parties du code qui sont le plus souvent utilisées. Pour le moment, il ne permet pas encore de tracer précisément les suites d’opérations fréquemment lancées (il ne fonctionne que par fonction), ce qui permettrait encore d’améliorer la performance (ce changement est prévu dans une prochaine version de Qt).
Ces modifications ont effectivement amélioré fortement la performance, même si les optimisations de code effectuées sont de moins bonne qualité que précédemment.
Une fois ceci en place, la compilation à l’avance (AoT) devient très facile à implémenter, il s’agit simplement de créer le cache lors de la compilation de l’application (le cache comprenant le code binaire). Les binaires ainsi générés peuvent être bien plus petits que précédemment. Cette compilation à l’avance n’est, pour le moment, pas finalisée : vu que le format du code binaire peut évoluer à toute version de Qt (mineure ou maintenance), il n’est pas généralisable à la moindre autre version de Qt.
Ces opérations ont été l’occasion de simplifier et de nettoyer le code, notamment au niveau des conventions d’appel de méthodes et des piles d’appel de fonctions JavaScript et QML. Dès Qt 5.12, ce travail pourra continuer, avec notamment un moteur de JIT qui trace les séquences d’opérations et une implémentation des fonctionnalités les plus récentes de JavaScript (ECMAScript 7).
Source : Optimizing the QML compiler pipeline.
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