a21_txt02_3a のバックアップ(No.3)

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「10日くらいでできる！プログラミング言語自作入門」の続編#1-3a

(by K, 2021.04.20)

(1) HL-13a

HL-13で保留にしてきた配列の機能をJITコンパラ対応させます。これでkcube.cやinvader.cも動くようになるはずです。
そして、もうHL-9aの機能の中でやり残したことはなくなるので、ダミーで残してあるputIc()関数やphrCmpPutIc()関数を削除します。

sub_bitblt()関数の宣言の下に以下を追記

AInt *sub_aryNew(int n)
{
    AInt *p = malloc(n * sizeof (AInt));
    memset((char *) p, 0, n * sizeof (AInt));
    return p;
}

void sub_aryInit(AInt *a, AInt *ip, int n)
{
    memcpy((char *) a, (char *) ip, n * sizeof (AInt));
}

exprSub()関数の一部を書き換え

        } else if (phrCmp(70, "[!!**0]=", epc) && priority >= 15) {
            e1 = i;
            e0 = expr(0);
            epc = ppc1;
            i = exprSub(15);
!           putIcX86("8b_%2m0; 8b_%0m2; 8b_%1m1; 89_04_8a;", &var[e1], &var[e0], &var[i], 0);
        } else if (phrCmp(71, "[!!**0]", epc)) {
            e1 = i; 
            i = tmpAlloc();
            e0 = expr(0);
!           putIcX86("8b_%0m2; 8b_%1m1; 8b_04_8a; 89_%2m0;", &var[e1], &var[e0], &var[i], 0);
            epc = ppc1;

compile()関数の一部を書き換え

        } else if (phrCmp(21, "int !!*0[!!**2];", pc)) {
            e2 = expr(2);
!           putIcX86("8b_%1m0; 89_44_24_00; e8_%2r; 89_%0m0;", &var[tc[wpc[0]]], &var[e2], (IntP) sub_aryNew, 0);
        } else if (phrCmp(22, "int !!*0[!!**2] = {", pc)) {
            e2 = expr(2);
!           putIcX86("8b_%1m0; 89_44_24_00; e8_%2r; 89_%0m0;", &var[tc[wpc[0]]], &var[e2], (IntP) sub_aryNew, 0);
            j = 0;
            for (i = ppc1; i < pc1; i++) {	// コンマ以外のトークンを数える.
                if (tc[i] == TcCrBrCls) break;
                    if (tc[i] != TcComma) {
                        j++;
                    }
                }
                if (i >= pc1) goto err;
                AInt *ip = malloc(j * sizeof (AInt));
                j = 0;
                for (i = ppc1; tc[i] != TcCrBrCls; i++) {
                    if (tc[i] == TcCrBrCls) break;
                    if (tc[i] != TcComma) {
                    ip[j] = var[tc[i]];
                    j++;
                }
            }
!           putIcX86("8b_%0m0; 89_44_24_00; b8_%1i; 89_44_24_04; b8_%2i; 89_44_24_08; e8_%3r;", &var[tc[wpc[0]]], (IntP) ip, (IntP) j, (IntP) sub_aryInit);
            ppc1 = i + 2; // } と ; の分.

以下の記述は不要なので削除(1)

enum { OpCpy = 0, OpCeq, OpCne, OpClt, OpCge, OpCle, OpCgt, OpAdd, OpSub, OpMul, OpDiv, OpMod, OpAnd, OpShr, 
    OpAdd1, OpNeg, OpGoto, OpJeq, OpJne, OpJlt, OpJge, OpJle, OpJgt, OpLop, OpPrint, OpTime, OpEnd,
    OpPrints, OpAryNew, OpAryInit, OpArySet, OpAryGet, OpOpnWin, OpSetPix0, OpM64s, OpRgb8, OpWait,
    OpXorShift, OpGetPix, OpFilRct0, OpPrm, OpF16Sin, OpF16Cos, OpInkey, OpDrwStr0, OpGprDec, OpBitBlt };

以下の記述は不要なので削除(2)

void putIc(int op, IntP p0, IntP p1, IntP p2, IntP p3)  // 移行中の間だけ、以下の形で残しておく.
{
    printf("putIc: error\n");
    exit(1);
}

以下の記述は不要なので削除(3)

int phrCmpPutIc(int pid, String phr, int pc, int *pi, int lenExpr, int op, int *err)  // 移行中の間だけ、以下の形で残しておく.
{
    if (phrCmp(pid, phr, pc)) {
        printf("phrCmpPutIc: error\n");
        exit(1);
    }
    return 0;
}

以上すべての改造を終えると、プログラムは820行になります。

これでkcube.cやinvader.cが何の問題もなく動きます。

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(2) 新出機械語の説明

配列へ代入した場合の機械語は次のようになっています。

以下、 a[i] = x; と書いた場合で説明します。

putIcX86("8b_%2m0; 8b_%0m2; 8b_%1m1; 89_04_8a;", &var[e1], &var[e0], &var[i], 0);

8b_%2m0   EAX = [x]; // EAXはレジスタ番号0
8b_%0m2   EDX = [a]; // EDXはレジスタ番号2
8b_%1m1   ECX = [i]; // ECXはレジスタ番号1
89_04_8a  [EDX+ECX*4] = EAX;

配列から読み込む場合の機械語は次のようになっています。

以下、 x = a[i]; に相当する処理の場合で説明します。

putIcX86("8b_%0m2; 8b_%1m1; 8b_04_8a; 89_%2m0;", &var[e1], &var[e0], &var[i], 0);

8b_%0m2   EDX = [a]; // EDXはレジスタ番号2
8b_%1m1   ECX = [i]; // ECXはレジスタ番号1
8b_04_8a  EAX = [EDX+ECX*4];
89_%2m0   [x] = EAX; // EAXはレジスタ番号0

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(3) ここまでのまとめ（HL-9aとHL-13aを比較する）

ということで、とりあえずHL-9aのJITコンパイラ対応は一通りできたことになります。
もちろん現状では最適化をサボりまくっているので、十分な速度は出ていません。しかしそれでも例外なくHL-9aよりは速くなっています。

結局この2つの違いはそれほど大きくはなくて、putIc()で内部コードを出力するか、それともputIcX86()でx86の機械語を出すかの違いでしかありません。行数は48行しか増えていません。実行ファイルサイズでもたったの1.0KBしか増えていません。

機械語の知識がなければ自力で作るのは非常に難しいです。そこが唯一にして最大のハードルでしょう。でもこれは知っているかどうかであって、アルゴリズムが難しいとかそういうのじゃないです。

単純にJITコンパイラ化するだけだと、最適化なしではあまり速くはなりません。しかしJITコンパイラ化しないと、速度の限界はすぐに来ます。JITコンパイラにしてしまえば、最適化を入れていくことで、どんどんスピードアップする余地ができるのです。

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次回に続く

次回: a21_txt02_4

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