Компиляция функциональных языков на C

Предположим, вы компилируете функциональный язык для переносимого C, и предположите также, что по разным причинам вам нужна точная, а не консервативная сборка мусора. Нет никакого переносного способа (возможно, вообще никакого способа в общем случае) для сборщика мусора, чтобы выяснить, что есть и не является указателем на стек C. Мне кажется, что есть две проблемы:

  • Теневой стек. Сделать каждую функцию C поддерживать бухгалтерскую информацию о том, что есть и не является указателем. Это подход, рекомендованный, например, LLVM.

  • Воспользуйтесь тем, что вы компилируете функциональный язык, что означает, что код основной линии не имеет побочных эффектов. Когда распределитель обнаруживает вне памяти, вместо вызова сборщика мусора он прерывает текущую операцию с longjmp обратно в основной цикл, который вызывает сборщик мусора (в контексте, где известен набор переменных, которые могут содержать указатели заранее), а затем перезапускает операцию.

Мне кажется, что если вы имеете дело с чистым функциональным языком, где применим второй подход, он должен быть более эффективным, чем первый подход, а также проще смешиваться с рукописным C.

Есть ли какие-то проблемы, с которыми я сталкиваюсь? Любые ссылки на существующее обсуждение или реализации этой техники?

ОТВЕТЫ

Ответ 1

Я думаю, что наиболее очевидная вещь, которую вы не описали, - это то, как обрабатывать постоянную нехватку памяти. Как вы описали, предположим, что у меня есть операция, которая использует больше памяти, чем доступно. В конце концов я достигаю:

  • Запуск любой стадии операции приведет нас к пределу.
  • Запустите некоторое время.
  • Недостаточно памяти.
  • Освободите всю память, выделенную этим этапом (больше нечего освобождать).
  • Перейдите к 1.

То есть бесконечный цикл. Поэтому, по крайней мере, вам нужна какая-то коллективная сборка мусора, которая позволит вам обнаружить цикл и выйти.

Ответ 2

Можно создать чистый язык FP с использованием единой структуры данных:

typedef enum record_type { RT_SYMBOL, RT_NUMBER, RT_PAIR };

struct record
{
  record_type type;
  void *value;  
};

Программы и данные могут быть представлены с помощью pairs records:

struct pair
{
  record *car;
  record *cdr;
};

Вот как простое выражение - 2 * 3 - может быть представлено с помощью records:

record r1;
r1.type = RT_NUMBER;
r1.value = &two; 

record r2;
r1.type = RT_NUMBER;
r1.value = &three; 

record opr1;
opr1.type = RT_NUMBER;
opr1.value = &OP_MULT; /* A machine op-code for multiplication. */

pair p_oprnds;
p_oprnds.car = &r1;
p_oprnds.cdr = &r2;

pair p;
p.car = opr1;
p.cdr = p_oprnds;

Это то же самое, что и выражение Lisp: (* 2 3). Теперь вы можете определить машину, которая работает на pairs, рассматривая car как оператор и cdr как операнды. Поскольку мы имеем дело только с одной структурой данных, возможно точное GC. См. Lispkit Lisp для архитектуры такой виртуальной машины.

Также прочитайте Lisp в Small Pieces, прежде чем начинать с серьезной попытки записать компилятор FP → C.