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YARV INTRODUCTION
- 3. YARV (Yet Another Ruby VM) • 現在のMRI (CRuby) の処理系 • Rubyコードを実行するための仮想マシン (VM) • Ruby 1.9でMRIに取り込まれた • 開発者は笹田耕一氏 YARVINTRODUCTION
- 9. VM VM VM プログラミング言語処理系としての 「仮想マシン」 OS プログラミング言語 VM YARVINTRODUCTION OS OS OS HW HW HW HW このように、プログラミング言語自体を マルチ環境に対応できるよう設計するの は非常に難しいが、仮想マシンを間に挟 むことで対応や最適化が容易になる 言語は仮想マシンが解釈できる命令を吐ければOK 仮想マシンのマルチ環境対応は比較的容易
- 10. 仮想マシンが解釈するもの => バイトコード YARVINTRODUCTION プログラミング言語 バイトコード 仮想マシンが解釈 できる命令列 コンパイル 仮想マシン 命令 プログラム実行…
- 11. 代表的な仮想マシン YARVINTRODUCTION Java JVM • おなじみ「Write Once, Run Anywhere」 • Javaはもちろん、Scala、Clojureなど多数がこの処理系で動作する .NET Framework • MS製だがOSSとして公開されており、本来プラットフォームは問わない • VB.NET、C#、F#などの言語がこの処理系で動作する
- 12. 代表的な仮想マシン YARVINTRODUCTION Java • おなじみ「Write Once, Run Anywhere • Javaはもちろん、Scala、Clojure .NET Framework • MS製だがOSS • VB.NET、C#、F# LLVMもLLVM IRという中間表現を利用す るなど仮想マシンに近いところはあるが、 厳密にはコンパイラ基盤なので ちょっとジャンルが違う
- 13. 仮想マシンのメリットまとめ YARVINTRODUCTION • マルチ環境への対応が容易になる • 各環境への最適化がしやすく高速化が期待できる • 別のプログラミング言語の開発もしやすい 仮想マシンという仲介役を用意し、プログラミング言語を 仮想マシンへの命令列にコンパイルする仕組みによって、
- 15. Overview YARVINTRODUCTION OS Rubyコード YARV OS OS OS HW HW HW HW YARV YARV YARV C C C C ① RubyコードはYARV命令列のバイトコードにコ ンパイルされる ② 各環境に対応したYARVが、共通のYARV命令 列を解釈しCプログラムを生成して実行 •MRIはC言語実装なので、YARVを介してCの プログラムとして実行される •ネイティブコードに変換されるJVMなどとは この点で異なるが、仮想化の構造的には同じ
- 17. def hello(name) "Hello " + name end puts hello("Tom") YARVINTRODUCTION このRubyコードをコンパイルすると…？
- 18. YARVINTRODUCTION == disasm: <RubyVM::InstructionSequence:<compiled>@<compiled>>=============== 0000 trace 1 ( 1) 0002 putspecialobject 1 0004 putspecialobject 2 0006 putobject :hello 0008 putiseq hello 0010 opt_send_without_block <callinfo!mid:core#define_method, argc:3, ARGS_SIMPLE> 0012 pop 0013 trace 1 ( 5) 0015 putself 0016 putself 0017 putstring "Tom" 0019 opt_send_without_block <callinfo!mid:hello, argc:1, FCALL|ARGS_SIMPLE> 0021 opt_send_without_block <callinfo!mid:puts, argc:1, FCALL|ARGS_SIMPLE> 0023 leave == disasm: <RubyVM::InstructionSequence:hello@<compiled>>=============== local table (size: 2, argc: 1 [opts: 0, rest: -1, post: 0, block: -1, kw: -1@-1, kwrest: -1]) [ 2] name<Arg> 0000 trace 8 ( 1) 0002 trace 1 ( 2) 0004 putstring "Hello " 0006 getlocal_OP__WC__0 2 0008 opt_plus <callinfo!mid:+, argc:1, ARGS_SIMPLE> 0010 trace 16 ( 3) 0012 leave ( 2) こんなYARV命令列になる
- 19. == disasm: <RubyVM::InstructionSequence:<compiled>@<compiled>>=============== 0000 trace 1 ( 1) 0002 putspecialobject 1 0004 putspecialobject 2 0006 putobject :hello 0008 putiseq hello 0010 opt_send_without_block <callinfo!mid:core#define_method, argc:3, ARGS_SIMPLE> 0012 pop 0013 trace 1 ( 5) 0015 putself 0016 putself 0017 putstring "Tom" 0019 opt_send_without_block <callinfo!mid:hello, argc:1, FCALL|ARGS_SIMPLE> 0021 opt_send_without_block <callinfo!mid:puts, argc:1, FCALL|ARGS_SIMPLE> 0023 leave == disasm: <RubyVM::InstructionSequence:hello@<compiled>>=============== local table (size: 2, argc: 1 [opts: 0, rest: -1, post: 0, block: -1, kw: -1@-1, kwrest: -1]) [ 2] name<Arg> 0000 trace 8 ( 1) 0002 trace 1 ( 2) 0004 putstring "Hello " 0006 getlocal_OP__WC__0 2 0008 opt_plus <callinfo!mid:+, argc:1, ARGS_SIMPLE> 0010 trace 16 ( 3) 0012 leave ( 2) ？ YARVINTRODUCTION
- 20. YARVINTRODUCTION puts 2 + 3 字句解析 構文解析 The Long and Winding Road to YARV Instructions Rubyコード コンパイル YARV命令列
- 22. YARVINTRODUCTION 字句解析 Rubyコードを1文字ずつ読み込み解析する 1 0 . t i m e s d o ¦ n ¦ 10.times do |n| puts n end
- 23. YARVINTRODUCTION 字句解析 Rubyコードを1文字ずつ読み込み解析する 1 0 . t i m e s d o ¦ n ¦ 10.times do |n| puts n end tINTEGER 10 . tIDENTIFIER times keyword_do ¦ tIDENTIFIER n ¦
- 24. YARVINTRODUCTION 字句解析 Rubyコードを1文字ずつ読み込み解析する 1 0 . t i m e s d o ¦ n ¦ 10.times do |n| puts n end tINTEGER 10 . tIDENTIFIER times keyword_do ¦ tIDENTIFIER n ¦ トークン列
- 25. YARVINTRODUCTION puts 2 + 3 字句解析 構文解析 The Long and Winding Road to YARV Instructions Rubyコード コンパイル YARV命令列 コードをトークン列に分解
- 26. YARVINTRODUCTION 構文解析 tINTEGER 10 . tIDENTIFIER times keyword_do ¦ tIDENTIFIER n ¦ method_call: ... | primary_value '.' operation2 | ... 文法規則にマッチ パーサが文法規則に基づいてトークン列の解析を行う
- 27. 省略… YARVINTRODUCTION 構文解析 program method add block call integer 10 period identifier times do block 構文解析によってAST (抽象構文木) が生成される
- 28. YARVINTRODUCTION 構文解析 Ripperを使うと実際にASTを確認できる require 'ripper' require 'pp' code = <<EOS 10.times do |n| puts n end EOS pp Ripper.sexp(code) [:program, [[:method_add_block, [:call, [:@int, "10", [1, 0]], :".", [:@ident, "times", [1, 3]]], [:do_block, [:block_var, [:params, [[:@ident, "n", [1, 13]]], nil, nil, nil, nil, nil, nil], false], [[:command, [:@ident, "puts", [2, 2]], [:args_add_block, [[:var_ref, [:@ident, "n", [2, 7]]]], false]]]]]]] S式！
- 29. YARVINTRODUCTION puts 2 + 3 字句解析 構文解析 The Long and Winding Road to YARV Instructions Rubyコード コンパイル YARV命令列 コードをトークン列に分解 トークン列からASTを生成
- 30. YARVINTRODUCTION YARV命令列へのコンパイル より単純なRubyコードを元に説明 puts 2 + 3 Rubyコード NODE_SCOPE NODE_FCALL ｍethod_id: puts NODE_CALL method_id: + NODE_LIT 2 NODE_LIT 3 レシーバ 引数 ASTノード
- 31. putself putobject 2 putobject 3 send <callinfo!mid:+, argc:1, … send <callinfo!mid:puts, argc:1, ... YARVINTRODUCTION YARV命令列へのコンパイル AST構造を りながら YARV命令列スタックにプッシュしていく NODE_FCALL ｍethod_id: puts NODE_CALL method_id: + YARV命令列 NODE_LIT 2 NODE_LIT 3
- 32. putself putobject 2 putobject 3 opt_plus opt_send_simple <callinfo!mid:puts, argc:1, ... YARVINTRODUCTION YARV命令列へのコンパイル YARV命令列は最適化される NODE_FCALL ｍethod_id: puts NODE_CALL method_id: + YARV命令列 NODE_LIT 2 NODE_LIT 3 更に最適化を行い、 最適化した命令に置き換える
- 33. YARVINTRODUCTION puts 2 + 3 字句解析 構文解析 The Long and Winding Road to YARV Instructions Rubyコード コンパイル YARV命令列 コードをトークン列に分解 トークン列からASTを生成 ASTから最適化された YARV命令列 (バイトコード) を生成
- 34. YARVINTRODUCTION YARVが命令に従いCプログラムを実行 このようにしてRubyプログラムは実行される $ cat example.rb puts 2 + 3 $ ruby example.rb 5 字句解析、 構文解析、 YARV命令列へのコンパイル、 Cプログラムの実行
- 36. YARVINTRODUCTION 参考 ★ YARV Maniacs • http://magazine.rubyist.net/?0006-YarvManiacs ★ Rubyのしくみ Ruby Under a Microscope • https://estore.ohmsha.co.jp/titles/978427405065P 以下の記事や書籍を思いっきり参考にしました
- 37. よちよち.rb 回オメデトウ