📅  最后修改于: 2020-11-03 16:09:30             🧑  作者: Mango
当我们将程序输入常规的Perl中时,首先将其编译为内部表示形式或字节码;然后,该字节码将被馈送到Perl内部几乎独立的子系统中进行解释。因此,Perl的操作分为两个不同的阶段:
编译为字节码和
字节码的解释。
这不是Perl独有的。遵循此设计的其他语言包括Python,Ruby,Tcl甚至Java。
我们也知道有一个Java虚拟机(JVM),它是一个平台无关的执行环境,可以将Java字节码转换为机器语言并执行。如果您了解此概念,那么您将了解Parrot。
Parrot是一种虚拟机,旨在有效地编译和执行用于解释语言的字节码。 Parrot是最终Perl 6编译器的目标,并用作Pugs以及Tcl,Ruby, Python等各种其他语言的后端。
鹦鹉是使用最流行的语言“ C”编写的。
在开始之前,让我们下载最新的Parrot副本并将其安装在我们的计算机上。
Parrot CVS Snapshot中提供了Parrot下载链接。下载最新版本的Parrot并按照以下步骤进行安装:
解压缩并解压缩下载的文件。
确保您已经在计算机上安装了Perl 5。
现在执行以下操作:
% cd parrot
% perl Configure.pl
Parrot Configure
Copyright (C) 2001 Yet Another Society
Since you're running this script, you obviously have
Perl 5 -- I'll be pulling some defaults from its configuration.
...
然后,将询问您有关本地配置的一系列问题。您几乎总是可以为每一个输入回车/回车。
最后,将提示您键入-make test_prog, Parrot将成功构建测试解释器。
现在您应该运行一些测试。因此输入“ make test”,您将看到如下所示的读数:
perl t/harness
t/op/basic.....ok,1/2 skipped:label constants unimplemented in
assembler
t/op/string....ok, 1/4 skipped: I'm unable to write it!
All tests successful, 2 subtests skipped.
Files=2, Tests=6,......
到您阅读本文时,可能会有更多的测试,其中一些已跳过的测试可能不会跳过,但请确保所有测试均不会失败!
一旦安装了鹦鹉可执行文件,就可以检查鹦鹉“示例”部分中给出的各种类型的示例。您也可以在鹦鹉库中检出examples目录。
Parrot当前可以接受以四种形式执行的指令。 PIR(鹦鹉中间表示)旨在由人们编写并由编译器生成。它隐藏了一些底层细节,例如将参数传递给函数的方式。
PASM(鹦鹉汇编)是PIR之下的一个级别-它仍然是人类可读/可写的,可以由编译器生成,但是作者必须注意诸如调用约定和寄存器分配之类的细节。 PAST(Parrot抽象语法树)使Parrot可以接受抽象语法树样式的输入-对于编写编译器的人很有用。
以上所有形式的输入都会在Parrot中自动转换为PBC(鹦鹉字节码)。这很像机器代码,但是Parrot解释器可以理解。
它并非旨在使人可读或可写,但与其他表单不同的是,可以立即开始执行而无需组装阶段。鹦鹉字节码与平台无关。
Parrot指令集包括算术和逻辑运算符,比较和分支/跳转(用于实现循环,如果…然后构造等),查找和存储全局变量和词法变量,使用类和对象,沿其调用子例程和方法以及它们的参数,I / O,线程等。
与Java虚拟机一样,Parrot也使您不必担心内存分配不足。
鹦鹉提供垃圾收集。
鹦鹉程序不需要显式释放内存。
当不再使用已分配的内存(即不再被引用)时,将释放该内存。
鹦鹉垃圾收集器会定期运行以照顾不需要的内存。
Parrot CPU具有四种基本数据类型:
IV
整数类型;保证足够宽以容纳指针。
内华达州
与体系结构无关的浮点类型。
串
抽象的,独立于编码的字符串类型。
PMC
标量。
前三种类型很容易解释。最后一种-鹦鹉魔术饼干,稍微难懂。
PMC代表鹦鹉魔术饼干。 PMC代表任何复杂的数据结构或类型,包括聚合数据类型(数组,哈希表等)。 PMC可以针对在其上执行的算术,逻辑和字符串运算实现自己的行为,从而允许引入特定于语言的行为。 PMC可以内置在Parrot可执行文件中,也可以在需要时动态加载。
当前的Perl 5虚拟机是堆栈机。它通过将操作之间的值保持在堆栈上来进行通信。操作将值加载到堆栈上,执行所需的任何操作,然后将结果放回到堆栈上。这很容易使用,但是很慢。
要将两个数字加在一起,您需要执行三个堆栈推入和两个堆栈弹出。更糟糕的是,堆栈必须在运行时增长,这意味着仅在您不想分配内存时才分配内存。
因此,Parrot将打破虚拟机的既定传统,并使用寄存器架构,更类似于真实硬件CPU的架构。这还有另一个优点。我们可以使用所有现有文献,了解如何为我们的软件CPU编写基于寄存器的CPU的编译器和优化器!
鹦鹉具有每种类型的专业寄存器:32个IV寄存器,32个NV寄存器,32个字符串寄存器和32个PMC寄存器。在Parrot汇编程序中,它们分别命名为I1 … I32,N1 … N32,S1 … S32,P1 … P32。
现在让我们看一些汇编器。我们可以使用set运算符设置这些寄存器:
set I1, 10
set N1, 3.1415
set S1, "Hello, Parrot"
所有Parrot op都具有相同的格式:运算符的名称,目标寄存器以及操作数。
您可以执行多种操作。例如,我们可以打印出寄存器或常量的内容:
set I1, 10
print "The contents of register I1 is: "
print I1
print "\n"
上面的指令将导致寄存器I1的内容为:10
我们可以对寄存器执行数学运算:
# Add the contents of I2 to the contents of I1
add I1, I1, I2
# Multiply I2 by I4 and store in I3
mul I3, I2, I4
# Increment I1 by one
inc I1
# Decrement N3 by 1.5
dec N3, 1.5
我们甚至可以执行一些简单的字符串操作:
set S1, "fish"
set S2, "bone"
concat S1, S2 # S1 is now "fishbone"
set S3, "w"
substr S4, S1, 1, 7
concat S3, S4 # S3 is now "wishbone"
length I1, S3 # I1 is now 8
没有流控制,代码会变得有些无聊。对于初学者,Parrot知道分支和标签。分支op等同于Perl的goto:
branch TERRY
JOHN: print "fjords\n"
branch END
MICHAEL: print " pining"
branch GRAHAM
TERRY: print "It's"
branch MICHAEL
GRAHAM: print " for the "
branch JOHN
END: end
它还可以执行简单的测试来查看寄存器是否包含真值:
set I1, 12
set I2, 5
mod I3, I2, I2
if I3, REMAIND, DIVISOR
REMAIND: print "5 divides 12 with remainder "
print I3
branch DONE
DIVISOR: print "5 is an integer divisor of 12"
DONE: print "\n"
end
为了进行比较,这是Perl中的样子:
$i1 = 12;
$i2 = 5;
$i3 = $i1 % $i2;
if ($i3) {
print "5 divides 12 with remainder ";
print $i3;
} else {
print "5 is an integer divisor of 12";
}
print "\n";
exit;
我们提供全方位的数字比较器:eq,ne,lt,gt,le和ge。请注意,您不能在不同类型的参数上使用这些运算符;您甚至可能需要在操作符中添加后缀_i或_n,以告诉您所使用的参数类型,尽管在您阅读本文时,汇编程序应为您神清。
鹦鹉编程类似于汇编语言编程,您有机会在较低级别上工作。以下是编程示例列表,以使您了解Parrot编程的各个方面。
创建一个名为hello.pir的文件,其中包含以下代码:
.sub _main
print "Hello world!\n"
end
.end
然后输入以下内容运行它:
parrot hello.pir
如预期的那样,它将显示文本“ Hello world!”。在控制台上,然后换行(由于\ n)。
在上面的示例中,“。sub _main”指出,后面的指令组成一个名为“ _main”的子例程,直到遇到“ .end”为止。第二行包含打印指令。在这种情况下,我们正在调用接受常量字符串的指令的变体。汇编器负责确定要为我们使用的指令的哪个变体。第三行包含“ end”指令,该指令使解释器终止。
我们可以修改hello.pir以首先将字符串Hello world!\ n存储在寄存器中,然后将该寄存器与打印指令一起使用。
.sub _main
set S1, "Hello world!\n"
print S1
end
.end
在这里,我们已经准确说明了要使用的寄存器。但是,通过用$ S1替换S1,我们可以将对哪个寄存器的选择委托给Parrot。也可以使用=表示法代替编写set指令。
.sub _main
$S0 = "Hello world!\n"
print $S0
end
.end
为了使PIR更具可读性,可以使用命名寄存器。稍后将它们映射到实数寄存器。
.sub _main
.local string hello
hello = "Hello world!\n"
print hello
end
.end
“ .local”指令指示仅在当前编译单元内部(即,.sub和.end之间)需要命名寄存器。在“ .local”之后是一种类型。可以是int(对于I寄存器),float(对于N寄存器),字符串(对于S寄存器),pmc(对于P寄存器)或PMC类型的名称。
本示例介绍了更多指令和PIR语法。以#开头的行是注释。
.sub _main
# State the number of squares to sum.
.local int maxnum
maxnum = 10
# Some named registers we'll use.
# Note how we can declare many
# registers of the same type on one line.
.local int i, total, temp
total = 0
# Loop to do the sum.
i = 1
loop:
temp = i * i
total += temp
inc i
if i <= maxnum goto loop
# Output result.
print "The sum of the first "
print maxnum
print " squares is "
print total
print ".\n"
end
.end
PIR提供了一些语法糖,使其看起来比汇编语言更高级。例如:
temp = i * i
只是编写更具汇编性的另一种方式:
mul temp, i, i
和:
if i <= maxnum goto loop
是相同的:
le i, maxnum, loop
和:
total += temp
是相同的:
add total, temp
通常,每当Parrot指令修改寄存器的内容时,当以汇编形式编写指令时,它将是第一个寄存器。
与汇编语言一样,循环和选择是根据条件分支语句和标签来实现的,如上所述。汇编编程是使用goto不错的地方!
斐波那契数列的定义如下:取两个数字1和1。然后将序列中的最后两个数字重复加在一起,得到下一个:1、1、2、3、5、8、13,依此类推。斐波那契数fib(n)是序列中的第n个数。这是一个简单的Parrot汇编程序,可以找到前20个斐波那契数:
# Some simple code to print some Fibonacci numbers
print "The first 20 fibonacci numbers are:\n"
set I1, 0
set I2, 20
set I3, 1
set I4, 1
REDO: eq I1, I2, DONE, NEXT
NEXT: set I5, I4
add I4, I3, I4
set I3, I5
print I3
print "\n"
inc I1
branch REDO
DONE: end
这是Perl中的等效代码:
print "The first 20 fibonacci numbers are:\n";
my $i = 0;
my $target = 20;
my $a = 1;
my $b = 1;
until ($i == $target) {
my $num = $b;
$b += $a;
$a = $num;
print $a,"\n";
$i++;
}
注意:作为一个很好的兴趣点,在Perl中打印斐波那契数列的最短,当然也是最漂亮的方法之一是perl -le’$ b = 1;打印$ a + = $ b而打印$ b + = $ a’。
在此示例中,我们定义了阶乘函数并递归调用它以计算阶乘。
.sub _fact
# Get input parameter.
.param int n
# return (n > 1 ? n * _fact(n - 1) : 1)
.local int result
if n > 1 goto recurse
result = 1
goto return
recurse:
$I0 = n - 1
result = _fact($I0)
result *= n
return:
.return (result)
.end
.sub _main :main
.local int f, i
# We'll do factorial 0 to 10.
i = 0
loop:
f = _fact(i)
print "Factorial of "
print i
print " is "
print f
print ".\n"
inc i
if i <= 10 goto loop
# That's it.
end
.end
我们先来看一下_fact子。前面已经提到的一点是,为什么子例程的名称都以下划线开头!这样做仅是为了表明标签是全局的,而不是局限于特定的子例程。这很重要,因为标签随后对其他子例程可见。
第一行.param int n指定该子例程采用一个整数参数,而我们希望引用该子例程的其余部分以名称n传入的寄存器。
除了上面的代码行,在前面的示例中还可以看到很多以下内容:
result = _fact($I0)
这行PIR实际上代表了相当多的PASM行。首先,将寄存器$ I0中的值移动到适当的寄存器中,以使其通过_fact函数作为整数参数接收。然后设置其他与调用相关的寄存器,然后调用_fact。然后,一旦_fact返回,则将_fact返回的值放入给定名称结果的寄存器中。
在_fact子.end的紧前面,使用.return指令来确保该值保存在寄存器中。命名结果被放置在正确的寄存器中,以便通过调用sub的代码将其视为返回值。
main中对_fact的调用与子_fact本身中对_fact的递归调用的工作方式相同。新语法的唯一剩余部分是:main,它写在.sub _main之后。默认情况下,PIR假定执行从文件中的第一个子文件开始。可以通过标记以:main开头的子项来更改此行为。
要将PIR编译为字节码,请使用-o标志并指定扩展名为.pbc的输出文件。
parrot -o factorial.pbc factorial.pir
可以通过运行以下命令将PIR转换为PASM:
parrot -o hello.pasm hello.pir
最后一个示例的PASM如下所示:
_main:
set S30, "Hello world!\n"
print S30
end
PASM不处理寄存器分配或不支持命名寄存器。它也没有.sub和.end指令,而是在指令开头用标签替换它们。