Question

为什么基于寄存器的虚拟机优于基于堆栈的虚拟机？

具体来说，在the Parrot VM's document中，设计师解释了注册机的好处：

[...]高级语言中的许多程序由嵌套的函数和方法调用组成，有时使用词汇变量来保存中间结果。在非JIT设置下，基于堆栈的VM将弹出，然后多次推送相同的操作数，而基于寄存器的VM将简单地分配适当数量的寄存器并对其进行操作，这可以显着减少操作量和CPU时间。

但是为什么同一个操作数被推多次？

Answer 1

似乎他们描述了一个VM，它执行语言设计中描述的代码，逐字节码，无需编译或优化。在那种情况下，这是事实。考虑代码做这样的事情，例如：

x = first(a,b,c)
y = second(a,b,c)
third(y,x)

使用基于寄存器的系统，您可以简单地将参数放在它们预期的任何位置（如果寄存器可用于传递参数）。如果所有寄存器都是“全局”，而不是按功能（或至少在弹出调用堆栈时恢复），则在调用first和second之间可能不需要执行任何操作。

如果你有一个基于堆栈的虚拟机，你最终会得到类似的东西（希望你有swap）：

push a
push b
push c
call first
push a # pushing same arguments again
push b
push c
call second
swap
call third

此外，如果您计算重用相同变量的数学表达式，您可能需要执行以下操作：

push a
push b
add
push a
push c
add
add

而不是（假设有寄存器a，b，c，你可以破坏b和c的内容）：

add b, a
add c, a
add b, c # result in b

这可以避免恢复a，这需要在第一种情况下单独推送。

然后，我只是猜测这些例子，也许他们意味着其他一些案例......