Question

我对一些优化方法或通用字节码设计感兴趣，与AST的解释相比，这可能有助于加快使用VM的执行速度。

Answer 1

AST解释与字节码的主要胜利是运营调度成本，对于高度优化的解释器，这开始成为一个真正的问题。 “Dispatch”是用于描述开始执行操作（例如算术，属性访问等）所需的开销的术语。

一个相当普通的基于AST的解释器看起来像这样：

class ASTNode {
    virtual double execute() = 0;
}

class NumberNode {
    virtual double execute() { return m_value; }
    double m_value;
}

class AddNode {
    virtual double execute() { return left->execute() + right->execute(); }
}

因此，执行像1+1这样简单的代码需要3次虚拟调用。由于拨打电话的多个间接费用以及首先拨打电话的一般费用，虚拟电话非常昂贵（在宏观方案中）。

在字节码解释器中，你有一个不同的调度模型 - 而不是虚拟调用，你有一个执行循环，类似于：

while (1) {
    switch (op.type) {
        case op_add:
            // Efficient interpreters use "registers" rather than
            // a stack these days, but the example code would be more
            // complicated
            push(pop() + pop());
            continue;
        case op_end:
            return pop();
    }
}

与原生代码相比，这仍然具有相当昂贵的调度成本，但比虚拟调度快得多。您可以使用名为“computed goto”的gcc扩展来进一步改进perf，它允许您删除交换机调度，从而将总调度成本降低到基本上单个间接分支。

除了提高调度成本之外，基于字节码的解释器还具有许多优于AST解释器的优势，主要是由于字节码能够像实际机器那样“直接”跳转到其他位置，例如想象一下像这样的代码：

while (1) {
    ...statements...
    if (a)
        break;
    else
        continue;
}

要在每次执行语句时正确实现此功能，您需要指明执行是保留在循环中还是停止，因此执行循环变为类似：

while (condition->execute() == true) {
    for (i = 0; i < statements->length(); i++) {
        result = statements[i]->execute();
        if (result.type == BREAK)
            break;
        if (result.type == CONTINUE)
            i = 0;
    }
}

随着您添加更多形式的流量控制，此信令变得越来越昂贵。一旦你添加了异常（例如可以在任何地方发生的流控制），你就开始需要在基本算术的中间检查这些东西，导致不断增加的开销。如果你想在现实世界中看到这一点，我建议你看看ECMAScript规范，它们用AST解释器来描述执行模型。

在字节码解释器中，这些问题基本上消失了，因为字节码能够直接表达控制流而不是通过信令间接表达，例如。 continue只是简单地转换为跳转指令，只有在实际命中时才会获得该费用。

最后，定义的AST解释器是递归的，因此必须防止系统堆栈溢出，这会对代码中的递响量产生很大的限制，例如：

1+(1+(1+(1+(1+(1+(1+(1+1)))))))

在解释器中有8级递归（至少） - 这可能是一个非常重要的成本;旧版本的Safari（pre-SquirrelFish）使用AST解释器，因此JS只允许几百个级别的递归，而现代浏览器只允许1000个。

Answer 2

也许您可以查看llvm“opt”工具提供的各种方法。这些是字节码到字节码的优化，工具本身将提供应用特定优化的好处的分析。

如何使用字节码来优化动态语言的执行时间？

2 个答案: