发布 VectorTraits v3.1（支持 .NET 9.0，支持 原生AOT）

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• 支持 .NET 9.0
  
  
  
  • 停止性变更
    
  
  
• 支持 原生AOT
  
  
  
  • 原生AOT的范例
    
  • 使用IlcInstructionSet参数
    
  
  
• TraitsOutput类增加IsDynamicCodeCompiled/IsDynamicCodeSupported信息的输出
  
• 为了支持原生AOT, 将ReflectionUtil等类的所有Type集合, 修改为 WrappedType 集合
  
• 附录
  

VectorTraits已更新至 v3.1版。支持 .NET 9.0，支持 原生AOT。

• NuGet: https://www.nuget.org/packages/VectorTraits/3.1.0
  
• 源代码: https://github.com/zyl910/VectorTraits
  
• 在线文档: https://zyl910.github.io/VectorTraits_doc/
  

变更日记如下。

• Add TargetFrameworks net9.0 (增加目的框架 net9.0): VectorTraits.dll.
  
• Support for Native AOT (支持 原生AOT).
  
• The TraitsOutput class adds the output of this information (TraitsOutput类增加这些信息的输出): IsDynamicCodeCompiled, IsDynamicCodeSupported.
  
• Add WrappedType, WrappedTypePool classes. They are used to solve the problem of reflection in Native AOT. (增加 WrappedType, WrappedTypePool 类. 它们用于解决反射在原生AOT时的问题).
  
• To support Native AOT, modify all Type collections of ReflectionUtil and other classes to WrappedType collections (为了支持原生AOT, 将ReflectionUtil等类的所有Type集合, 修改为 WrappedType 集合).
  

完整列表: ChangeLog
支持 .NET 9.0

相干日记:

• Add TargetFrameworks net9.0 (增加目的框架 net9.0): VectorTraits.dll.
  

本库已经增加了目的框架——  net9.0。
停止性变更

除了 ConvertToInt64 等浮点数转整数的方法外，其他的单元测试均测试通过。
这是因为 .NET 9 的一个停止性变更： .NET 9 中的停止性变更 - JIT 编译器 - 浮点数到整数转换将要饱和
简单来说，.NET 9 将浮点数转整数规则修改为——若输入值凌驾整数的边界，效果会饱和到边界。且输入值为 NaN 时，效果会是0。
现在本库的 ConvertToInt64 等浮点数转整数的方法，仍然是按照旧版本（.NET Framework 1.1~4.8.1、.NET Core 1.0~ 8.0）的规则来处理惩罚的。于是在.NET 9 下，若输入值凌驾整数的边界，就与 Vector 类中对应方法的效果不同等了。
其实它的影响很小，因为仅当“输入值凌驾整数的边界”时才会不同等。而大多数严谨的程序会在 ConvertToInt64 之前检查数据范围，在范围内时才采用ConvertToInt64的效果。
本库的4.0版将彻底解决这一问题：

• 本库的 ConvertToInt64 将会改名为 ConvertToInt64Native。与 Vector 类在 .NET 9 新增的 ConvertToInt64Native 方法的保持同等。
  
• 本库还将增加 符合 .NET 9 饱和规则的 ConvertToInt64方法。注意本库还支持低版本的 .NET，所以纵然在低版本 .NET下运行，本库也会按照 .NET 9 的新规则来处理惩罚。
  

且 ConvertToInt32 等其他的浮点数转整数的方法，也会按此改造。
且对于 .NET 9.0 新增的其他向量方法（如 Exp、Log、Sin……），本库的4.0版将支持它们。
支持 原生AOT

相干日记:

• Support for Native AOT (支持 原生AOT).
  

本库已经支持了 原生AOT。
原生AOT是从 .NET 7.0 开始提供的，.NET 8.0 才开始成熟。对于原生AOT的使用，可以参考 hez2010的文章： .NET NativeAOT 指南。
原生AOT的范例

现在以 VectorTraits.Sample 为例来介绍原生AOT的使用。
先使项目支持原生AOT。设置 VectorTraits.Sample.csproj，加上“PublishAot”。

1.       <PublishAot Condition="$([MSBuild]::IsTargetFrameworkCompatible('$(TargetFramework)', 'net7.0'))">true</PublishAot>

复制代码

随后使用下令行，进行原生AOT打包。假设现在用的是Windows平台，于是打包目的是“win-x64”平台的。
打开终端，使用 cd下令进入 VectorTraits.Sample 的目录，随后使用下列下令进行AOT打包。

1. dotnet publish -c Release -r win-x64 -f net9.0

复制代码

随后会输出以下信息。

1. C:\Program Files\dotnet\sdk\9.0.102\Sdks\Microsoft.NET.Sdk\targets\Microsoft.NET.TargetFrameworkInference.targets(187,5): warning NETSDK1215: Targeting .NET Standard prior to 2.0 is no longer recommended. See https://aka.ms/dotnet/dotnet-standard-guidance for more details.
2.   VectorTraits net9.0 succeeded with 2 warning(s) (46.9s) → E:\zylSelf\Code\cs\base\VectorTraits\src\VectorTraits\bin\Release\net9.0\VectorTraits.dll
3.     E:\zylSelf\Code\cs\base\VectorTraits\src\VectorTraits\Impl\ReflectionUtil.cs(182,63): warning IL2111: Method 'Zyl.VectorTraits.Impl.ReflectionUtil.TypeInvokeGetIsSupported(Type)' with parameters or return value with `DynamicallyAccessedMembersAttribute` is accessed via reflection. Trimmer can't guarantee availability of the requirements of the method.
4.     E:\zylSelf\Code\cs\base\VectorTraits\src\VectorTraits\Impl\ReflectionUtil.cs(136,48): warning IL2111: Method 'Zyl.VectorTraits.Impl.ReflectionUtil.TypeInvokeGetIsSupported(Type)' with parameters or return value with `DynamicallyAccessedMembersAttribute` is accessed via reflection. Trimmer can't guarantee availability of the requirements of the method.
5.   VectorTraits.Sample net9.0 succeeded (112.7s) → bin\Release\net9.0\win-x64\publish\
7. Build succeeded with 2 warning(s) in 161.8s

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打包成功了，只是有2个警告。

• NETSDK1215：该警告不消理会。本库为了支持更多的 .NET 版本，于是使用了 .NET Standard 1.1。而现在原生AOT编译用的是 net9.0，与它无关。
  
• IL2111：该警告不会影响程序的正常运行，可忽略。该警告是 net9.0 新增的警告，现在资料少，没有介绍消除办法。且该警告不会影响程序的正常运行，故可忽略。
  

随后去 bin\Release\net9.0\win-x64\publish\ 文件夹找到打包后的程序，运行它。输出信息摘录如下。

1. VectorTraits.Sample
3. IsRelease:      True
4. Environment.ProcessorCount:     16
5. Environment.Is64BitProcess:     True
6. Environment.OSVersion:  Microsoft Windows NT 10.0.26100.0
7. Environment.Version:    9.0.1
8. Stopwatch.Frequency:    10000000
9. RuntimeFeature.IsDynamicCodeCompiled:   False
10. RuntimeFeature.IsDynamicCodeSupported:  False
11. RuntimeEnvironment.GetRuntimeDirectory: E:\zylSelf\Code\cs\base\VectorTraits\samples\VectorTraits.Sample\bin\Release\net9.0\win-x64\publish\
12. RuntimeInformation.FrameworkDescription:        .NET 9.0.1
13. RuntimeInformation.OSArchitecture:      X64
14. RuntimeInformation.OSDescription:       Microsoft Windows 10.0.26100
15. RuntimeInformation.RuntimeIdentifier:   win-x64
16. IntPtr.Size:    8
17. BitConverter.IsLittleEndian:    True
18. Vector.IsHardwareAccelerated:   True
19. Vector<byte>.Count:     16      # 128bit
20. Vector<float>.Count:    4       # 128bit
21. Vector128.IsHardwareAccelerated:        True
22. Vector256.IsHardwareAccelerated:        False
23. Vector512.IsHardwareAccelerated:        False
24. Vector<T>.Assembly.CodeBase:    CodeBase is not supported on assemblies loaded from a single-file bundle.
25. GetTargetFrameworkDisplayName(VectorTextUtil):  .NET 9.0
26. GetTargetFrameworkDisplayName(TraitsOutput):    .NET 9.0
27. VectorTraitsGlobal.InitCheckSum:        -2122844161     # 0x8177F7FF
28. VectorEnvironment.CpuModelName: AMD Ryzen 7 7840H w/ Radeon 780M Graphics
29. VectorEnvironment.SupportedInstructionSets:     Aes, Lzcnt, Pclmulqdq, Popcnt, Sse, Sse2, Sse3, Ssse3, Sse41, Sse42, X86Base
30. Vector128s.Instance:    WVectorTraits128Sse     // Sse, Sse2, Sse3, Ssse3, Sse41, Sse42
31. Vectors.Instance:       VectorTraits128Sse      // Sse, Sse2, Sse3, Ssse3, Sse41, Sse42
33. src:    <0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7>        # (0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007)
34. ShiftLeft:      <0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14>     # (0000 0002 0004 0006 0008 000A 000C 000E)
35. Equals to BCL ShiftLeft:        True
36. Equals to ShiftLeft_Const:      True

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可见，程序正常运行了。
可以注意到，CodeBase的效果是一个错误信息—— CodeBase is not supported on assemblies loaded from a single-file bundle.。
这是因为原生AOT发布后，不再支持该属性。也可从这个信息看出，该程序是原生AOT发布的。
另外还可以注意到，SupportedInstructionSets属性的效果不太正常。现在CPU是 “AMD Ryzen 7 7840H”，它支持AVX系列指令集的，但SupportedInstructionSets里没有。
这是因为原生AOT是提前生成机器码，它为了尽量制止老CPU不支持新指令集的问题，于是默认仅允许最基础的指令集。
使用IlcInstructionSet参数

使用IlcInstructionSet参数，可以设置原生AOT发布时所允许的指令集。最常见的参数是“native”，纵然用当前CPU所支持的指令集。
在终端中执行以下下令。

1. dotnet publish -c Release -r win-x64 -f net9.0 /p:IlcInstructionSet=native

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随后会输出以下信息。

1. C:\Program Files\dotnet\sdk\9.0.102\Sdks\Microsoft.NET.Sdk\targets\Microsoft.NET.TargetFrameworkInference.targets(187,5): warning NETSDK1215: Targeting .NET Standard prior to 2.0 is no longer recommended. See https://aka.ms/dotnet/dotnet-standard-guidance for more details.
2.   VectorTraits net9.0 succeeded (0.5s) → E:\zylSelf\Code\cs\base\VectorTraits\src\VectorTraits\bin\Release\net9.0\VectorTraits.dll
3.   VectorTraits.Sample net9.0 succeeded (104.8s) → bin\Release\net9.0\win-x64\publish\
5. Build succeeded in 105.8s

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打包成功了，随后我们运行程序。会发现这些信息与与之前的差别，该CPU的指令集均启用了。

1. VectorEnvironment.SupportedInstructionSets:     Aes, Avx, Avx2, Avx512BW, Avx512CD, Avx512DQ, Avx512F, Avx512Vbmi, Avx512VL, Bmi1, Bmi2, Fma, Lzcnt, Pclmulqdq, Popcnt, Sse, Sse2, Sse3, Ssse3, Sse41, Sse42, X86Base
2. Vector128s.Instance:    WVectorTraits128Avx2    // Sse, Sse2, Sse3, Ssse3, Sse41, Sse42, Avx, Avx2, Avx512VL
3. Vector256s.Instance:    WVectorTraits256Avx2    // Avx, Avx2, Sse, Sse2, Avx512VL
4. Vector512s.Instance:    WVectorTraits512Avx512  // Avx512BW, Avx512DQ, Avx512F, Avx512Vbmi, Avx, Avx2, Sse, Sse2
5. Vectors.Instance:       VectorTraits256Avx2     // Avx, Avx2, Sse, Sse2, Avx512VL

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原生AOT发布后，本库的“根据当前CPU动态选择最佳指令”的功能失效了，导致某些方法的向量硬件加速不及预期。本库的4.0版将处理惩罚这一问题。
TraitsOutput类增加IsDynamicCodeCompiled/IsDynamicCodeSupported信息的输出

相干日记:

• The TraitsOutput class adds the output of this information (TraitsOutput类增加这些信息的输出): IsDynamicCodeCompiled, IsDynamicCodeSupported.
  

VectorTraits.Sample 等程序使用了TraitsOutput类输出了 .NET 环境信息。如今增加了这2项的输出：IsDynamicCodeCompiled, IsDynamicCodeSupported。
当未设置原生AOT发布时，这2个属性一般为 True。
当已设置原生AOT发布时，这2个属性一般为 False。故可以用它们来判断是否设置了原生AOT。
为了支持原生AOT, 将ReflectionUtil等类的所有Type集合, 修改为 WrappedType 集合

相干日记:

• Add WrappedType, WrappedTypePool classes. They are used to solve the problem of reflection in Native AOT. (增加 WrappedType, WrappedTypePool 类. 它们用于解决反射在原生AOT时的问题).
  
• To support Native AOT, modify all Type collections of ReflectionUtil and other classes to WrappedType collections (为了支持原生AOT, 将ReflectionUtil等类的所有Type集合, 修改为 WrappedType 集合).
  

本库内部使用了新增的 WrappedType, WrappedTypePool类型来解决 原生AOT的报错。这2个类是 public的，其他程序也可使用。
ReflectionUtil 及相干类型原本使用了 Type集合。现在为了支持原生AOT，已将参数类型改为 WrappedType集合了。这是一个停止性变更。ReflectionUtil重要是给测试使用的（如 VectorTraits.Benchmarks、VectorTraits.Tests），外部程序若使用了它们，需进行修正。
附录

参考资料:

• Microsoft .NET 9 中的停止性变更 - JIT 编译器 - 浮点数到整数转换将要饱和
  
• Microsoft Vector.ConvertToInt64Native(Vector) Method
  
• Microsoft Native AOT deployment
  
• hez2010 .NET NativeAOT 指南
  

从前的发布日记:

• 发布 VectorTraits v1.0, 它是C#下增强SIMD向量运算的类库
  
• 发布 VectorTraits v2.0（支持 X86的Sse系列指令集等）
  
• 发布 VectorTraits v3.0（支持 X86架构的Avx512系列指令集，支持 Wasm架构及PackedSimd指令集等）
  

    出处：http://www.cnblogs.com/zyl910/    版权声明：自由转载-非商用-非衍生-保持署名 | Creative Commons BY-NC-ND 3.0.
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