如何在自定義VM中實現尾部調用

Question

如何在自定義虛擬機中實現尾部調用？

我知道我需要彈出原始函數的本地堆棧，然后是參數，然后推入新參數。 但是，如果我彈出該函數的本地堆棧，該如何推入新參數呢？ 它們剛剛從堆棧中彈出。

Answer 1

我認為我們在這里討論傳統的“基於堆棧”的虛擬機是理所當然的。

您彈出當前函數的本地堆棧， 將仍然相關的部分保留在非堆棧“寄存器”中 （其中“相關部分”顯然是即將到來的遞歸尾調用的參數），然后（一旦函數的所有局部堆棧和參數已清理），您可以為遞歸調用推入參數。 例如，假設您要優化的功能類似於：

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

如果不進行優化，則可能會象征性地產生字節碼，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“調用帶有兩個參數的函數”。 通過優化，它有時會變成：

   POP_KEEP     2
   POP_DISCARD  2
   PUSH_KEPT    2
   JUMP         AUX

當然，我會不斷完善自己的符號字節碼，但我希望意圖很明確： POP_DISCARD n是普通的流行音樂，只會丟棄堆棧中的前n個條目，但是POP_KEEP n是保留它們的變體。某處”（例如，在應用程序不能直接訪問的輔助堆棧中，而只能由VM自己的機器訪問-在討論VM實現時，有時將具有這種字符的存儲稱為“寄存器”）和匹配的PUSH_KEPT n清空“寄存器” ”返回虛擬機的正常堆棧。

Answer 2

我認為您看錯了這條路。 無需將舊變量從堆棧中彈出然后推入新變量，只需（小心地）重新分配已經存在的變量即可。 如果將代碼重寫為等效的迭代算法，則與執行優化時大致相同。

對於此代碼：

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

將會

 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"

無需彈出或壓入堆棧中的任何內容，只需重新分配即可。
顯然，這可以通過將退出條件放在第二位來進一步優化，從而允許我們跳過跳轉，從而減少了操作。

 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，這個“匯編”更好地反映了這個C ++，它顯然避免了遞歸調用

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