5-14.【性能分析与优化】你如何通过代码结构设计，主动引导编译器做更多特化和内联？

1️⃣ 函数设计：让函数小而热

• 原则：函数越小，越容易被内联
• 实践：

// 坏：大函数，不易内联
func process<T: Numeric>(_ arr: [T]) -> [T] {
    var result: [T] = []
    for x in arr { result.append(x * x + 1) }
    return result
}

// 好：拆成小函数
@inlinable
func square<T: Numeric>(_ x: T) -> T { x * x }

@inlinable
func process<T: Numeric>(_ arr: [T]) -> [T] {
    arr.map { square($0) + 1 }
}

• 好处：

  • square 很小 → 易于内联
  • 调用方看到函数体 → 可生成特化版本

---

2️⃣ 泛型设计：类型约束明确 + 避免抽象过深

• 原则：编译器越早知道 T 的约束 → 越容易生成特化
• 实践：

// 约束明确 → 支持泛型特化
func add<T: Numeric>(_ a: T, _ b: T) -> T { a + b }

// 不够具体 → 编译器可能保留通用版本
func add<T>(_ a: T, _ b: T) -> T { ... } 

• 策略：

  • 明确约束（Numeric, Comparable, FixedWidthInteger）
  • 泛型嵌套尽量少 → 避免“泛型套泛型”增加特化复杂度

---

3️⃣ 模块设计：热路径同模块，必要时用 @inlinable

• 原则：跨模块调用 → 编译器无法生成特化
• 实践：

// LibraryModule
@inlinable
public func double<T: Numeric>(_ x: T) -> T { x + x }

// AppModule
let d = double(42)  // T = Int → 编译器生成特化版本

• 策略：

  1. 高频泛型函数放在同模块
  2. @inlinable 暴露实现 → 跨模块可生成特化
  3. 低频函数无需暴露，减少二进制膨胀

---

4️⃣ 调用模式：局部副本 + inout + 热路径优化

• 原则：调用方式影响 CoW 和特化
• 实践：

// 批量操作，减少 CoW
var arr = [1,2,3,4]
var result = arr   // 局部副本
for i in 0..<result.count {
    result[i] *= 2
}

• 策略：

  • 使用 inout 参数传递大型 struct → 避免多次拷贝
  • 批量修改 → 减少 CoW 检查
  • 热路径函数内使用小型函数 + 泛型 → 增加内联可能性

---

5️⃣ 内联提示：@inlinable + @inline(__always)

• 原则：

  • @inlinable → 让调用方模块可见，增加跨模块特化机会
  • @inline(__always) → 强制内联小函数，减少调用开销

• 实践：

@inlinable @inline(__always)
func square<T: Numeric>(_ x: T) -> T { x * x }

• 注意：

  • 大函数滥用 → 二进制膨胀
  • 保留热点小函数使用 → 性能收益明显

---

6️⃣ 总结策略表

维度	具体做法	目标
函数设计	小函数、拆分、hot path 小	易内联
泛型设计	明确约束、避免深层嵌套	增加特化可能
模块设计	热点同模块、@inlinable	跨模块可特化
调用模式	inout、局部副本、批量操作	减少 CoW / 栈拷贝
内联提示	@inlinable + @inline(__always)	强制内联、消除函数调用开销

💡 核心理念：

让编译器看到具体类型 + 小函数 + 热路径 + 可见实现 → 特化和内联机会最大化，同时保持值语义安全。

---