compilation - 字节码堆栈与三个地址

Question

在设计字节码解释器时，这些天是否就堆栈或三地址格式（或其他什么？）更好？我正在考虑这些考虑：

1. 目标语言是一种与 Javascript 非常相似的动态语言。

2. 性能很重要，但目前开发速度和可移植性更重要。

3. 因此，实现暂时将是严格的解释器；JIT 编译器可能会在资源允许的情况下稍后出现。

4. 解释器将用 C 语言编写。

Answer 1

阅读Lua 的演变和Lua 5.0 的实现，了解 Lua 如何从基于堆栈的虚拟机转变为基于寄存器的虚拟机，以及它为何获得性能。

Answer 2

David Gregg 和 Roberto Ierusalimschy 所做的实验表明，基于寄存器的字节码比基于堆栈的字节码更有效，因为执行相同任务所需的字节码指令更少（因此解码开销也更少）。所以三地址格式是一个明显的赢家。

Answer 3

我在这方面没有太多（不是真的）经验，所以您可能想自己验证以下一些内容（或者其他人可以在必要时纠正我？）。

我现在最常使用的两种语言是 C# 和 Java，所以我自然倾向于他们的方法。大多数人都知道，两者都编译为字节码，并且两个平台（CLR 和 JVM）都使用 JIT（至少在主流实现中）。另外，我猜每个平台的抖动都是用 C/C++ 编写的，但我真的不确定。

总而言之，这些语言及其各自的平台与您的情况非常相似（除了动态部分，但我不确定这是否重要）。此外，由于它们是这样的主流语言，我相信它们的实现可以作为您设计的一个很好的指南。

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除此之外，我确信 CLR 和 JVM 都是基于堆栈的体系结构。我记得基于堆栈与基于寄存器的一些优点是

1. 生成的代码更小
2. 更简单的解释器
3. 更简单的编译器
4. 等等

此外，我发现基于堆栈更直观和可读，但这是一个主观的事情，就像我之前说的，我还没有看到太多的字节码。

基于寄存器的架构的一些优点是

1. 必须执行的指令更少
2. 更快的口译员（从#1开始）
3. 可以更容易地转换为机器代码，因为大多数常见的硬件都是基于寄存器的
4. 等等

当然，总有一些方法可以抵消每种方法的缺点，但我认为这些描述了要考虑的显而易见的事情。

Answer 4

如果您有 JIT 的想法，那么字节码是唯一的选择。

以防万一您可以查看我的 TIScript： http: //www.codeproject.com/KB/recipes/TIScript.aspx 和来源：http ://code.google.com/p/tiscript/

Answer 5

看看 OCaml 字节码解释器——它是同类中最快的之一。它几乎是一个堆栈机器，在加载时转换为线程代码（使用 GNU 计算的 goto 扩展）。您也可以生成类似 Forth 的线程代码，应该比较容易做到。

但是，如果您要记住将来的 JIT 编译，请确保您的堆栈机器不是真正功能齐全的堆栈机器，而是表达式树序列化形式（如 .NET CLI） - 这样您就可以将您的“堆栈”字节码转换为 3 地址形式，然后转换为 SSA。