如何在自定义VM中实现尾部调用

Question

如何在自定义虚拟机中实现尾部调用？

我知道我需要弹出原始函数的本地堆栈，然后是参数，然后推入新参数。 但是，如果我弹出该函数的本地堆栈，该如何推入新参数呢？ 它们刚刚从堆栈中弹出。

Answer 1

我认为我们在这里讨论传统的“基于堆栈”的虚拟机是理所当然的。

您弹出当前函数的本地堆栈， 将仍然相关的部分保留在非堆栈“寄存器”中 （其中“相关部分”显然是即将到来的递归尾调用的参数），然后（一旦函数的所有局部堆栈和参数已清理），您可以为递归调用推入参数。 例如，假设您要优化的功能类似于：

def aux(n, tot):
  if n <= 1: return tot
  return aux(n-1, tot * n)

如果不进行优化，则可能会象征性地产生字节码，例如：

AUX:   LOAD_VAR   N
       LOAD_CONST 1
       COMPARE
       JUMPIF_GT  LAB
       LOAD_VAR   TOT
       RETURN_VAL
LAB:   LOAD_VAR   N
       LOAD_CONST 1
       SUBTRACT
       LOAD_VAR   TOT
       LOAD_VAR   N
       MULTIPLY
       CALL_FUN2  AUX
       RETURN_VAL

CALL_FUN2的意思是“调用带有两个参数的函数”。 通过优化，它有时会变成：

   POP_KEEP     2
   POP_DISCARD  2
   PUSH_KEPT    2
   JUMP         AUX

当然，我会不断完善自己的符号字节码，但我希望意图很明确： POP_DISCARD n是普通的流行音乐，只会丢弃堆栈中的前n个条目，但是POP_KEEP n是保留它们的变体。某处”（例如，在应用程序不能直接访问的辅助堆栈中，而只能由VM自己的机器访问-在讨论VM实现时，有时将具有这种字符的存储称为“寄存器”）和匹配的PUSH_KEPT n清空“寄存器” ”返回虚拟机的正常堆栈。

Answer 2

我认为您看错了这条路。 无需将旧变量从堆栈中弹出然后推入新变量，只需（小心地）重新分配已经存在的变量即可。 如果将代码重写为等效的迭代算法，则与执行优化时大致相同。

对于此代码：

 int fact(int x, int total=1) {
     if (x == 1)
         return total;
     return fact(x-1, total*x);
 }

将会

 fact:
   jmpne x, 1, fact_cont  # if x!=1 jump to multiply
   retrn total            # return total
 fact_cont:               # update variables for "recursion
   mul total,x,total      # total=total*x
   sub x,1,x              # x=x-1
   jmp fact               #"recurse"

无需弹出或压入堆栈中的任何内容，只需重新分配即可。
显然，这可以通过将退出条件放在第二位来进一步优化，从而允许我们跳过跳转，从而减少了操作。

 fact_cont:               # update variables for "recursion
   mul total,x,total      # total=total*x
   sub x,1,x              # x=x-1
 fact:
   jmpne x, 1, fact_cont  # if x!=1 jump to multiply
   retrn total            # return total

再看一遍，这个“汇编”更好地反映了这个C ++，它显然避免了递归调用

int fact(int x, int total=1)
    for( ; x>1; --x)
        total*=x;
    return total;
}