रूबी अंदर। YARV बाइटेकोड (I)

इस और बाद के लेखों में, मैं रूबी MRI ¹ 1.9 में इस्तेमाल की गई वर्चुअल मशीन YARV के बायोटेक के बारे में बात करना चाहूंगा।



पहला, थोड़ा इतिहास। रूबी का बहुत पहले कार्यान्वयन, जो अंततः रूबी 1.8 में बदल गया, में एक बहुत ही अयोग्य दुभाषिया था: जब कोड लोड करना एक सार वाक्यविन्यास पेड़ में बदल गया, जो पूरी तरह से मेमोरी में संग्रहीत किया गया था, और कोड निष्पादन इस पेड़ का एक तुच्छ ट्रिकल था। यहां तक ​​कि अगर आप इस तथ्य से अपनी आँखें बंद कर लेते हैं कि एक विशाल पेड़ को दरकिनार करें (रेल के बारे में सोचें, जिनके एएसटी ने लगभग दस मेगाबाइट ² लिया), मेमोरी में लिंक धीमी गति से होते हैं, क्योंकि प्रोसेसर कोड को पर्याप्त रूप से कैश करने में सक्षम नहीं होगा, किसी भी मामले में, इस तरह के कार्यान्वयन की अनुमति नहीं थी। कम से कम कुछ अनुकूलन। यह देखते हुए भी कि अत्यंत लचीली वस्तु-उन्मुख प्रणाली के कारण जिसमें किसी भी ऑब्जेक्ट के तरीकों को ओवरराइड करना संभव था, बिल्ट-इन फिक्सनम वर्ग सहित, वस्तुओं पर कॉलिंग विधियों द्वारा अंकगणितीय गणना की गई थी (हाँ, 5 + जिसे ऑब्जेक्ट का "+" तरीका कहा जाता है। 5 स्टैक फ्रेम के निर्माण के साथ), रूबी 1.8 सामान्य व्याख्या की गई प्रोग्रामिंग भाषाओं में सबसे धीमी में से एक निकला।



YARV (फिर भी एक और रूबी वीएम), एक स्टैक्ड वर्चुअल मशीन जिसे सासदा कोइची द्वारा विकसित किया गया और फिर मुख्य पेड़ में एकीकृत किया गया, सही किया गया, यदि सभी नहीं, तो इनमें से कई कमियां हैं। कोड अब एक कॉम्पैक्ट प्रतिनिधित्व में अनुवादित है, ³ अनुकूलित और पहले की तुलना में बहुत तेजी से निष्पादित किया गया है।



हालांकि, अन्य आभासी मशीनों से एक महत्वपूर्ण अंतर है। YECV को जन्म देने वाले बाइटकोड को सहेजा जा सकता है, लेकिन लोड नहीं किया जाता है - पुनर्वितरणीय संस्करण में बाइटकोड लोडर अक्षम है (हालांकि यह स्रोत कोड में है और यदि आवश्यक हो तो चालू किया जा सकता है)। आधिकारिक कारण एक सत्यापनकर्ता की कमी है, लेकिन, यह मुझे लगता है, सच्चाई यह है कि इस बायोटेक को एक आंतरिक प्रारूप माना जाता है कि आप संगतता के बारे में सोचने के बिना किसी भी समय बदलाव कर सकते हैं, और वे इस स्थिति को बचाने की कोशिश कर रहे हैं।



नतीजतन, इस तथ्य के बावजूद कि प्रदर्शन का विश्लेषण करते हुए या वैकल्पिक दुभाषियों को विकसित करते समय, बायटेकोड तक पहुंच बिल्कुल अपरिहार्य है, एक वर्ग के रूप में इस पर कोई प्रलेखन नहीं है। सबसे अच्छा आप पा सकते हैं YARV निर्देश जैसी साइटें, जो रूबी स्रोत कोड से सिर्फ एक पार्स वर्चुअल मशीन परिभाषा फ़ाइल हैं। (एक जापानी द्वारा एक ब्लॉग पोस्ट में एक पोस्ट में चर के नाम से समझा गया बाइटकोड डंप के हेडर में खेतों के हिस्से की उपस्थिति का अर्थ।)



मैं एक समान स्थिति को आंशिक रूप से ठीक करना चाहूंगा। इस और बाद के लेखों में मैं आपको वही बताऊंगा जो मैंने रूबी बाईटेकोड डिवाइस में समझने में कामयाब किया और मैंने इसे कैसे अभ्यास में लाया। मुझे तुरंत कहना होगा कि मैं कुछ विशेषताओं को समझने में आंशिक रूप से विफल रहा; ऐसे मामलों में मैं इसे अलग से चिह्नित करूंगा। यदि ऐसा कोई वाक्यांश नहीं है, तो इसका मतलब है कि मैं अभ्यास में प्राप्त जानकारी को सत्यापित करने में सक्षम था और सब कुछ उसी तरह काम करता है जैसे यह होना चाहिए।



हम आगे बढ़ते हैं, वास्तव में, बायटेकोड तक। रूबी ⁴ में एक सिस्टम क्लास है RubyVM :: InstructionSequence, जो आपको मनमाने ढंग से टेक्स्ट को बायटेकोड में संकलित करने की अनुमति देता है (जहां तक ​​मुझे पता है, एक लोड किए गए प्रोग्राम का बायटेकोड प्राप्त करना असंभव है)। सरलतम स्थिति में, InstructionSequence.compile पद्धति का उपयोग करने के लिए यह पर्याप्त है, जो इस वर्ग की एक वस्तु लौटाता है, और InstructionSequence # to_a विधि, जो एक बाइटकोड डंप देता है।



रूबी को जानने वाले पाठकों ने पहले ही ध्यान दिया है कि डंप एक सरणी होना चाहिए, क्योंकि कॉन्फ़िगरेशन पर कन्वेंशन के सिद्धांत के अनुसार #to_a विधि को ऑब्जेक्ट को एक सरणी में बदलना होगा।



यहां एक छोटे से विषयांतर की जरूरत है। कार्यान्वयन के विहित संस्करण में, बाइटकोड, जैसा कि इसके नाम से पता चलता है, बाइट्स का एक क्रम है, और इंटरप्रेटर के अंदर कहीं गहरा है जो ऐसा दिखता है। हालांकि, इसका प्रतिनिधित्व, जो मानक साधनों द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, एक नियमित रूबी वस्तु की तरह दिखता है - अर्थात्, एक पेड़ जिसमें नेस्टेड सरणियां होती हैं। इसमें मानक प्रकारों में से केवल सबसे छोटा सबसेट होता है: ऐरे, स्ट्रिंग, सिंबल, फिक्सनम, हैश (केवल हेडर में), साथ ही साथ शून्य, सत्य और असत्य। यह बहुत सुविधाजनक है (और रूबी शैली में): आपको बाइनरी डेटा को पार्स करने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन जादू के स्थिरांक, ओपकोड संख्या और अनुवादक के भविष्य के संस्करणों में असंगत परिवर्तन के बारे में विचार किए बिना, तुरंत उनके पठनीय प्रतिनिधित्व के साथ काम करें।



तो, हम कुछ सरल प्रोग्राम का एक डंप प्राप्त करते हैं:

ruby-1.9.2-p136 :001 > seq = RubyVM::InstructionSequence.compile(%{puts "Hello, YARV!"})

=> <RubyVM::InstructionSequence:<compiled>@<compiled>>

ruby-1.9.2-p136 :002 > seq.to_a

=> ["YARVInstructionSequence/SimpleDataFormat", 1, 2, 1, {:arg_size=>0, :local_size=>1, :stack_max=>2}, "<compiled>", "<compiled>", nil, 1, :top, [], 0, [], [1, [:trace, 1], [:putnil], [:putstring, "Hello, YARV!"], [:send, :puts, 1, nil, 8, 0], [:leave]]]









डंप में दो भाग होते हैं: हेडर और वास्तविक कोड। हेडर फ़ील्ड पर विचार करें।



"YARVInstructionSequence/SimpleDataFormat", 1, 2, 1 , {:arg_size=>0, :local_size=>1, :stack_max=>2}, "<compiled>", "<compiled>", nil, 1, :top, [], 0, []







पहले चार फ़ील्ड अनिवार्य रूप से एक जादुई मूल्य हैं जो बाइटकोड की पहचान करते हैं, लेकिन अंतिम तीन फ़ील्ड प्रमुख, लघु, प्रारूप में एक संस्करण भी हैं। (ये वही क्षेत्र हैं जो मुझे एक जापानी ब्लॉग पर मिले थे। और नहीं, यह स्पष्ट नहीं है।



"YARVInstructionSequence/SimpleDataFormat", 1, 2, 1, {:arg_size=>0, :local_size=>1, :stack_max=>2} , "<compiled>", "<compiled>", nil, 1, :top, [], 0, []







पांचवां क्षेत्र एक हैश है जिसमें स्टैक फ्रेम के कई पैरामीटर हैं जो कोड के इस खंड के लिए बनाए जाएंगे। उद्देश्य: arg_size और: stack_max, मुझे लगता है, जाहिर है।



पैरामीटर: स्थानीय_साइज़, सिद्धांत रूप में, स्थानीय चर की संख्या होनी चाहिए, लेकिन वास्तव में यह हमेशा 1 से अधिक होता है। यह इकाई कसकर कोड में संकलित होती है (compile.c, 342); पहले तो मैंने सोचा कि यह स्वयं के मूल्य को संग्रहीत करता है, लेकिन यह (जो, अगर आप इसके बारे में सोचते हैं, तो तार्किक रूप से) स्टैक फ्रेम में है।



"YARVInstructionSequence/SimpleDataFormat", 1, 2, 1, {:arg_size=>0, :local_size=>1, :stack_max=>2}, "<compiled>", "<compiled>", nil, 1 , :top, [], 0, []







निम्नलिखित चार क्षेत्रों में विधि का नाम (या एक छद्म नाम, उदाहरण के लिए, "मुख्य में ब्लॉक") शामिल है; उस फ़ाइल का नाम जिसमें इसे परिभाषित किया गया है, जिस रूप में इसे डाउनलोड किया गया था (उदाहरण के लिए, '../something' उस ब्लॉक को उत्पन्न करता है जिसमें इस फ़ील्ड में '../something' होता है); फ़ाइल के लिए पूर्ण पथ (संभवतः डीबगर के लिए) और वह पंक्ति जिस पर संबंधित कोड ब्लॉक की परिभाषा शुरू होती है।



"YARVInstructionSequence/SimpleDataFormat", 1, 2, 1, {:arg_size=>0, :local_size=>1, :stack_max=>2}, "<compiled>", "<compiled>", nil, 1, :top , [], 0, []







अगले फ़ील्ड में कोड ब्लॉक का प्रकार होता है। मैंने मूल्यों से मुलाकात की: शीर्ष (टॉपवेल; "बस" कोड जो किसी विधि या वर्ग में अंतर्निहित नहीं है),: ब्लॉक ,: विधि और: वर्ग।



रूबी स्रोत कोड (vm_core.h, 552) में निम्नलिखित मानों को परिभाषित किया गया है: शीर्ष, विधि, वर्ग, ब्लॉक, फिनिश, cfunc, proc, lambda, ifunc और eval। उनमें से अधिकांश बाइटकोड में नहीं पाए जाते हैं और संभवतः गतिशील रूप से असाइन किए जाते हैं; उदाहरण के लिए, प्रकार ifunc के साथ एक ब्लॉक उन मामलों में उपज पर बनाया जाता है जब पारित ब्लॉक एक सी फ़ंक्शन (vm_insnhelper.c, 721) है। दूसरों का उद्देश्य (सीफ़्नक को छोड़कर) फिलहाल मेरे लिए स्पष्ट नहीं है, मैं केवल यह लिख सकता हूं कि कोड द्वारा जज करने वाले लंबोदर प्रकार के ब्लॉक स्पष्ट रूप से एएसटी संकलन के दौरान उत्पन्न होते हैं, लेकिन उसी समय मैं उनसे कभी नहीं मिला। संभवतः, यह अनुकूलन को संदर्भित करता है (जो मैंने अभी तक बिल्कुल नहीं किया है)।



"YARVInstructionSequence/SimpleDataFormat", 1, 2, 1, {:arg_size=>0, :local_size=>1, :stack_max=>2}, "<compiled>", "<compiled>", nil, 1, :top, [], 0 , []







निम्नलिखित दो क्षेत्रों में स्थानीय चर (वर्णों की एक सरणी, कुछ की सूची होती है जैसे [:local1, :local2]



और तर्कों की संख्या। कुछ मामलों में संख्या के बजाय (उदाहरण के लिए, यदि डिफ़ॉल्ट मान के साथ तर्क हैं, या प्रपत्र के तर्क / ब्याह या खंड) ) एक सरणी हो सकती है जिसका प्रारूप अंत तक मुझे नहीं पता है; जब मैं कॉलिंग फ़ंक्शन के बारे में लिखूंगा तो मैं इस पर विचार करूंगा।



बाइंडिंग क्लास को लागू करने के लिए रनटाइम पर स्थानीय चर की एक सूची की आवश्यकता होती है, जिसके बिना, कहते हैं, REPL करना असंभव है।



"YARVInstructionSequence/SimpleDataFormat", 1, 2, 1, {:arg_size=>0, :local_size=>1, :stack_max=>2}, "<compiled>", "<compiled>", nil, 1, :top, [], 0, []







प्रायद्वीपीय क्षेत्र एक पकड़ तालिका है, जो अभी भी मेरे लिए एक पूर्ण रहस्य बनी हुई है। इस रहस्यमय संरचना में, अपवाद (पकड़ना और सुनिश्चित करना) से जुड़े दोनों निर्माण हैं, और किसी तरह से संबंधित रिकॉर्ड, अगले, फिर से लागू करना और खोजशब्दों को तोड़ना, पहले दो, पकड़ तालिका में प्रविष्टियों की उपस्थिति के बावजूद , वे इसका उपयोग बिल्कुल नहीं करते हैं।



[

1,

[:trace, 1],

[:putnil],

[:putstring, "Hello, YARV!"],

[:send, :puts, 1, nil, 8, 0],

[:leave]

]







और अंत में, अंतिम फ़ील्ड कोड ही है।



कोड निर्देशों के अनुक्रम के साथ एक सरणी है, जो लाइन नंबर और लेबल के साथ इंटरसेप्ड है; यदि तत्व एक संख्या है, तो यह पंक्ति संख्या है, यदि वर्ण फ़ॉर्म का है: लेबल_01, तो यह वह लेबल है जिससे संक्रमण हो सकता है, अन्यथा यह एक सरणी होगी, जो एक निर्देश है।



[:putstring, "Hello, YARV!"]





एक निर्देश का पहला तत्व हमेशा एक प्रतीक होता है जिसमें निर्देश का नाम होता है, बाकी तत्व स्पष्ट रूप से इसके तर्क होते हैं।



वर्चुअल मशीन के सामान्य सिद्धांत और निर्देशों का विस्तृत विवरण अगले भाग में होगा।

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¹ मटज़ संदर्भ कार्यान्वयन

² यह पढ़ा जा सकता है, उदाहरण के लिए, यहाँ ।

³ अनुवादक सेटिंग्स में, लगभग एक दर्जन अनुकूलन हैं, जिनमें पीपहोल , टेलकॉल , साथ ही विभिन्न कैश और विशेष निर्देश शामिल हैं।

⁴ इसके बाद, रूबी का मतलब रूबी एमआरआई 1.9.x है।



पुनश्च और यहां तक ​​कि मृत्यु के दर्द के तहत, मैं ब्रा के बारे में एक शब्द नहीं लिखूंगा ... आप समझते हैं कि मैं किस बारे में बात कर रहा हूं।