ソフトウェアサイエンス特別講義Ｃ Ruby インタプリタの構成に見る 実際のシステムソフトウェア 笹田耕一 Heroku, Inc. Ruby 処理系概要 Ruby処理系の構成 概要 • プログラムを読んで • 実行 3 プログラムを読むところ • コンパイラ • パーサ（文字列→構文木（AST）） • トークン分割（文字列→トークン列） • 構文解析（トークン列→構文木） • 意味解析（１） • コンパイラ（構文木→バイトコード） • ラベル解決 • 意味解析（２） Ruby 1.9 から コンパイラ追加 4 実行するところ • 評価器 • バイトコードを実行 • メソッドフレーム単位での実行 • 例外処理 • C レベルでのインターフェース • オブジェクトを管理 • クラス・モジュール構造の管理 • メソッドの管理 • ガーベージコレクション（寿命の自動管理） • 組込クラス・メソッド 5 ASTとRuby 1.8 Abstract Syntax Tree Ruby Program Parse a=b+c Ruby 1.8 はAST を単純 にたどるインタプリタ a= Method Dispatch(:+) b c 6 YARVの全体像 Ruby プログラム AOT コンパイラ コンパイラ C プログラム YARV 命令列 JIT コンパイラ C コンパイラ 機械語 VM（実行） 拡張ライブラリ 7 YARV – Stack Machine Ruby Program a=b+c Compile YARV Instructions getlocal getlocal send setlocal b c + a a b+c b c c b+c b YARV Stack 8 オブジェクトの管理 • メモリ管理 • OSから借りてくるメモリの管理 • オブジェクトの寿命管理 • ガーベージコレクション 9 Ruby処理系のファイル構成 • 最初に付いてくるもの • バージョン管理システム（VCS）で管理 • 自動的に生成するもの • • • • 自動的に生成するものは原則、VCS で管理しない configure 関連 パーサ関連 VM関連 10 Ruby処理系の作り方 • まずはソースコードをチェックアウト • http://svn.ruby-lang.org/repos/ruby/trunk • README ファイルを読んで、実際にビルドしてみよう • 後で、どこで躓いたか教えてもらうので（この時間の課 題）メモしておいてください。 • 困ったらググるなり、笹田に聞くなりして下さい。 • ※ビルドには、ソースコード生成ツールを利用 • パーサ関連：yacc（bison）、lex • VM関連：rubyを利用 11 ディレクトリ構成 • ./ • *.c, *.h: ソースコード本体（C言語） • *.def: VM の命令定義（オリジナル言語（C+α）） • include/ • 一緒にインストールされるファイルが置いてある • 1.9 から、インストールする *.h が制限 なぜか？ • enc/ • 文字列エンコーディング（文字コード）関連 • defs/, template/ • 自動生成で利用する定義ファイル、テンプレート • bcc32, cygwin, … • アーキテクチャ依存ファイル • missing/ • OSなど環境によってあったりなかったりする関数の定義 12 ディレクトリ構成 • bin/, man/, lib • インストールされる実行ファイル、man、ライブラリ • ext/ • インストールされる標準添付ライブラリ（C） • sample/, doc/ • サンプルスクリプトとドキュメント • sample/test.rb: まつもとさん用の伝統的なテスト • test/, booststraptest/, benchmark/ • テスト、基礎的なテスト（何が違うか？）、ベンチマーク • tool/ • ビルドなどで利用するスクリプトなど 13 ファイル構成 • コア部分 • • • • • • parse.y: 構文解析 compile.c, iseq.c: コンパイラ vm*.c: VM gc.c: メモリ、オブジェクト管理（GC） object.c: オブジェクト管理 … YARV と言われている 部分はごく一部 • 組込クラス、メソッド部分 • • • • string.c array.c time.c … ソースコード的には この部分が一番多い • prelude.rb • 実行時に読み込まれる初期化スクリプト（なぜ必要か？） 14 自動生成されるファイル • *.inc • insns.def などから Rubyスクリプトで生成したC言語ソー ス • VM関連定義ファイル • どこかから #include して利用 • VM関連の操作は機械的に可能なものが多いため • 自動的に最適化するため • parse.c • parse.y から生成（bison） • prelude.c • prelude.rb から生成 15 演習：自分Rubyの開発 • $ ruby -v を実行したら，何か自分専用の挙動をす るようにしてみよう • 参考： http://bugs.rubylang.org/projects/ruby/wiki/DeveloperHowtoJa 16 演習：改造 1. VALUE の定義を探そう 2. NODE の定義を探そう 3. “foo”.hello() とすると “Hello foo” を返すメソッドを 追加（ヒント： String クラスに追加） 4. Fixnum で足し算したら引き算になるように変更 （ヒント：VMの中身まで見ないと厳しい） 5. GC でオブジェクト終了のお知らせを表示 6. その他、好きなこと 17
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