吉里吉里2中TJS2 VM的dispatch loop
2024-05-20 09:38:11
稍微在吉里吉里2.28的源代码里找了下TJS2 VM的执行机制，主要着眼于dispatch loop的实现，并且找到了下面的代码：
kirikiri2\src\core\tjs2\tjsInterCodeExec.cpp/972:
tjs_int tTJSInterCodeContext::ExecuteCode(tTJSVariant *ra_org, tjs_int startip, tTJSVariant **args, tjs_int numargs, tTJSVariant *result){ // execute VM codes tjs_int32 *codesave; try { tjs_int32 *code = codesave = CodeArea + startip;
if(TJSStackTracerEnabled()) TJSStackTracerSetCodePointer(CodeArea, &codesave);
tTJSVariant *ra = ra_org; tTJSVariant *da = DataArea;
bool flag = false;
while(true) { codesave = code; switch(*code) { case VM_NOP: code ++; break;
case VM_CONST: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).CopyRef(TJS_GET_VM_REG(da, code[2])); code += 3; break;
case VM_CP: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).CopyRef(TJS_GET_VM_REG(ra, code[2])); code += 3; break;
case VM_CL: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).Clear(); code += 2; break;
case VM_CCL: ContinuousClear(ra, code); code += 3; break;
case VM_TT: flag = TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).operator bool(); code += 2; break;
case VM_TF: flag = !(TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).operator bool()); code += 2; break;
case VM_CEQ: flag = TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).NormalCompare( TJS_GET_VM_REG(ra, code[2])); code += 3; break;
case VM_CDEQ: flag = TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).DiscernCompare( TJS_GET_VM_REG(ra, code[2])); code += 3; break;
case VM_CLT: flag = TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).GreaterThan( TJS_GET_VM_REG(ra, code[2])); code += 3; break;
case VM_CGT: flag = TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).LittlerThan( TJS_GET_VM_REG(ra, code[2])); code += 3; break;
case VM_SETF: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]) = flag; code += 2; break;
case VM_SETNF: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]) = !flag; code += 2; break;
case VM_LNOT: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).logicalnot(); code += 2; break;
case VM_NF: flag = !flag; code ++; break;
case VM_JF: if(flag) TJS_ADD_VM_CODE_ADDR(code, code[1]); else code += 2; break;
case VM_JNF: if(!flag) TJS_ADD_VM_CODE_ADDR(code, code[1]); else code += 2; break;
case VM_JMP: TJS_ADD_VM_CODE_ADDR(code, code[1]); break;
case VM_INC: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).increment(); code += 2; break;
case VM_INCPD: OperatePropertyDirect0(ra, code, TJS_OP_INC); code += 4; break;
case VM_INCPI: OperatePropertyIndirect0(ra, code, TJS_OP_INC); code += 4; break;
case VM_INCP: OperateProperty0(ra, code, TJS_OP_INC); code += 3; break;
case VM_DEC: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).decrement(); code += 2; break;
case VM_DECPD: OperatePropertyDirect0(ra, code, TJS_OP_DEC); code += 4; break;
case VM_DECPI: OperatePropertyIndirect0(ra, code, TJS_OP_DEC); code += 4; break;
case VM_DECP: OperateProperty0(ra, code, TJS_OP_DEC); code += 3; break;
#define TJS_DEF_VM_P(vmcode, rope) \ case VM_##vmcode: \ TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).rope(TJS_GET_VM_REG(ra, code[2])); \ code += 3; \ break; \ case VM_##vmcode##PD: \ OperatePropertyDirect(ra, code, TJS_OP_##vmcode); \ code += 5; \ break; \ case VM_##vmcode##PI: \ OperatePropertyIndirect(ra, code, TJS_OP_##vmcode); \ code += 5; \ break; \ case VM_##vmcode##P: \ OperateProperty(ra, code, TJS_OP_##vmcode); \ code += 4; \ break
TJS_DEF_VM_P(LOR, logicalorequal); TJS_DEF_VM_P(LAND, logicalandequal); TJS_DEF_VM_P(BOR, operator |=); TJS_DEF_VM_P(BXOR, operator ^=); TJS_DEF_VM_P(BAND, operator &=); TJS_DEF_VM_P(SAR, operator >>=); TJS_DEF_VM_P(SAL, operator <<=); TJS_DEF_VM_P(SR, rbitshiftequal); TJS_DEF_VM_P(ADD, operator +=); TJS_DEF_VM_P(SUB, operator -=); TJS_DEF_VM_P(MOD, operator %=); TJS_DEF_VM_P(DIV, operator /=); TJS_DEF_VM_P(IDIV, idivequal); TJS_DEF_VM_P(MUL, operator *=);
#undef TJS_DEF_VM_P
case VM_BNOT: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).bitnot(); code += 2; break;
case VM_ASC: CharacterCodeOf(TJS_GET_VM_REG(ra, code[1])); code += 2; break;
case VM_CHR: CharacterCodeFrom(TJS_GET_VM_REG(ra, code[1])); code += 2; break;
case VM_NUM: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).tonumber(); code += 2; break;
case VM_CHS: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).changesign(); code += 2; break;
case VM_INV: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]) = (TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).AsObjectClosureNoAddRef().Invalidate(0, NULL, NULL, ra[-1].AsObjectNoAddRef()) == TJS_S_TRUE); code += 2; break;
case VM_CHKINV: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]) = TJSIsObjectValid(TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).AsObjectClosureNoAddRef().IsValid(0, NULL, NULL, ra[-1].AsObjectNoAddRef())); code += 2; break;
case VM_INT: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).ToInteger(); code += 2; break;
case VM_REAL: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).ToReal(); code += 2; break;
case VM_STR: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).ToString(); code += 2; break;
case VM_OCTET: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).ToOctet(); code += 2; break;
case VM_TYPEOF: TypeOf(TJS_GET_VM_REG(ra, code[1])); code += 2; break;
case VM_TYPEOFD: TypeOfMemberDirect(ra, code, TJS_MEMBERMUSTEXIST); code += 4; break;
case VM_TYPEOFI: TypeOfMemberIndirect(ra, code, TJS_MEMBERMUSTEXIST); code += 4; break;
case VM_EVAL: Eval(TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]), TJSEvalOperatorIsOnGlobal ? NULL : ra[-1].AsObjectNoAddRef(), true); code += 2; break;
case VM_EEXP: Eval(TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]), TJSEvalOperatorIsOnGlobal ? NULL : ra[-1].AsObjectNoAddRef(), false); code += 2; break;
case VM_CHKINS: InstanceOf(TJS_GET_VM_REG(ra, code[2]), TJS_GET_VM_REG(ra, code[1])); code += 3; break;
case VM_CALL: case VM_NEW: code += CallFunction(ra, code, args, numargs); break;
case VM_CALLD: code += CallFunctionDirect(ra, code, args, numargs); break;
case VM_CALLI: code += CallFunctionIndirect(ra, code, args, numargs); break;
case VM_GPD: GetPropertyDirect(ra, code, 0); code += 4; break;
case VM_GPDS: GetPropertyDirect(ra, code, TJS_IGNOREPROP); code += 4; break;
case VM_SPD: SetPropertyDirect(ra, code, 0); code += 4; break;
case VM_SPDE: SetPropertyDirect(ra, code, TJS_MEMBERENSURE); code += 4; break;
case VM_SPDEH: SetPropertyDirect(ra, code, TJS_MEMBERENSURE|TJS_HIDDENMEMBER); code += 4; break;
case VM_SPDS: SetPropertyDirect(ra, code, TJS_MEMBERENSURE|TJS_IGNOREPROP); code += 4; break;
case VM_GPI: GetPropertyIndirect(ra, code, 0); code += 4; break;
case VM_GPIS: GetPropertyIndirect(ra, code, TJS_IGNOREPROP); code += 4; break;
case VM_SPI: SetPropertyIndirect(ra, code, 0); code += 4; break;
case VM_SPIE: SetPropertyIndirect(ra, code, TJS_MEMBERENSURE); code += 4; break;
case VM_SPIS: SetPropertyIndirect(ra, code, TJS_MEMBERENSURE|TJS_IGNOREPROP); code += 4; break;
case VM_GETP: GetProperty(ra, code); code += 3; break;
case VM_SETP: SetProperty(ra, code); code += 3; break;
case VM_DELD: DeleteMemberDirect(ra, code); code += 4; break;
case VM_DELI: DeleteMemberIndirect(ra, code); code += 4; break;
case VM_SRV: if(result) result->CopyRef(TJS_GET_VM_REG(ra, code[1])); code += 2; break;
case VM_RET: return code+1-CodeArea;
case VM_ENTRY: code = CodeArea + ExecuteCodeInTryBlock(ra, code-CodeArea + 3, args, numargs, result, TJS_FROM_VM_CODE_ADDR(code[1])+code-CodeArea, TJS_FROM_VM_REG_ADDR(code[2])); break;
case VM_EXTRY: return code+1-CodeArea; // same as ret
case VM_THROW: ThrowScriptException(TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]), Block, CodePosToSrcPos(code-CodeArea)); code += 2; // actually here not proceed... break;
case VM_CHGTHIS: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]).ChangeClosureObjThis( TJS_GET_VM_REG(ra, code[2]).AsObjectNoAddRef()); code += 3; break;
case VM_GLOBAL: TJS_GET_VM_REG(ra, code[1]) = Block->GetTJS()->GetGlobalNoAddRef(); code += 2; break;
case VM_ADDCI: AddClassInstanceInfo(ra, code); code+=3; break;
case VM_REGMEMBER: RegisterObjectMember(ra[-1].AsObjectNoAddRef()); code ++; break;
case VM_DEBUGGER: TJSNativeDebuggerBreak(); code ++; break;
default: ThrowInvalidVMCode(); } } } catch(eTJSSilent &e) { throw e; } catch(eTJSScriptException &e) { e.AddTrace(this, codesave-CodeArea); throw e; } catch(eTJSScriptError &e) { e.AddTrace(this, codesave-CodeArea); throw e; } catch(eTJS &e) { DisplayExceptionGeneratedCode(codesave - CodeArea, ra_org); TJS_eTJSScriptError(e.GetMessage(), this, codesave-CodeArea); } catch(exception &e) { DisplayExceptionGeneratedCode(codesave - CodeArea, ra_org); TJS_eTJSScriptError(e.what(), this, codesave-CodeArea); } catch(const wchar_t *text) { DisplayExceptionGeneratedCode(codesave - CodeArea, ra_org); TJS_eTJSScriptError(text, this, codesave-CodeArea); } catch(const char *text) { DisplayExceptionGeneratedCode(codesave - CodeArea, ra_org); TJS_eTJSScriptError(text, this, codesave-CodeArea); }#ifdef TJS_SUPPORT_VCL catch(const EAccessViolation &e) { DisplayExceptionGeneratedCode(codesave - CodeArea, ra_org); TJS_eTJSScriptError(e.Message.c_str(), this, codesave-CodeArea); } catch(const Exception &e) { DisplayExceptionGeneratedCode(codesave - CodeArea, ra_org); TJS_eTJSScriptError(e.Message.c_str(), this, codesave-CodeArea); }#endif
return codesave-CodeArea;}果然还是相当典型且直观的解释器。这种不断读入VM码（在每个case之后决定code的增量），并通过单一的switch语句来完成dispatch的方法，是基本解释器实现里最直观，但通常也是最慢的方式。
对于一个比较小的指令集（例如RISC），threaded code通常是更好的解决方案，因为在每个指令例程的最后添加跳转操作能减少现代CPU的跳转预测失误。其中又有indirected与directed这两大类的threadeding。[url=http://www.complang.tuwien.ac.at/anton/home.html]Anton Ertl[/url]有篇[url=http://www.complang.tuwien.ac.at/forth/threaded-code.html]关于threaded code不错的文章[/url]。在[url=http://www.amazon.com/Virtual-Machines-Versatile-Platforms-Architecture/dp/1558609105]Virtual Machines: Versatile Platforms for Systems and Processes[/url]一书中有更详细的解释。
TJS2 VM现有的实现有不少让人很想吐槽的地方，例如说基于引用计数的GC，还有那难以阅读的代码……那么大量的宏用起来真够难受的。
其实W.Dee氏之所以宁可直接开始实现吉里吉里3的Risse VM而不在现有的吉里吉里2的codebase上修改，恐怕也是因为这codebase太乱了吧。新的Risse VM已经有了不少实质性的改进，例如用Boehm GC来代替原本不太好的引用计数GC；将中间表示（IR）改进为SSA形式，等等。不过就这么那TJS2 VM扔掉也怪可惜的。想慢慢把TJS2 VM中可改进的地方挖出来，看看是否适合给予改进。如果能赶在吉里吉里3的Risse VM完成前对TJS2 VM做些改进，那还算有价值。
不过吉里吉里系列内的VM有个很紧的要求，那就是整个运行时的外表看起来要像一个解释器，即：内部实现是先将文本形式的脚本源代码编译为中间表现，然后再由VM执行（此处的VM又是一个真正的解释器）。这对编译的部分要求比较高，使一些耗时间的优化不太好进行。要是W.Dee氏肯接受真正完整的编译，再交由VM执行，会轻松很多。
（试想一下，写一个程序把Java Compiler与JVM包装起来，像解释脚本一样执行Java源文件。如果你用的是Sun的JDK，恭喜你，编译HelloWorld可能也要半分钟。而且JDK 1.6.0系列还经常诡异的出现NoClassDefFoundError，让我只好对1.6.0系列敬而远之）
附注：吉里吉里2的源代码基于GPL许可证发布
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