Шитый код

Шитый код (threaded code) — один из способов реализации промежуточной виртуальной машины при интерпретации языков программирования (наряду с байт-кодом). Иногда в литературе также встречается термин сшитый код.

Основное представление программы при использовании шитого кода — массив вызовов подпрограмм. Реализация шитого кода, способ хранения этих вызовов может быть различной. Этот код может обрабатываться интерпретатором (за которым утвердилось название адресный интерпретатор), или может быть простой последовательностью машинных инструкций вызова подпрограммы. Некоторый набор базовых подпрограмм виртуальной машины, использующей шитый код, реализуется в виде подпрограмм, написанных на обычном машинном коде.

Шитый код наиболее широко известен как техника, используемая при реализации Форта. Однако он также применялся при реализации языка программирования B (предшественника C). Он также иногда используется при реализации Бейсика, COBOLа и других языков программирования.

Особенности шитого кода

Шитый код по сравнению с машинным сравнительно компактен. Это преимущество достигается ценой некоторого замедления. Однако здесь вступает в силу синергетический эффект — иногда компактный код меньше и заметно быстрее, чем обычный, не шитый код . Программа, достаточно компактная, чтобы полностью поместиться в оперативной памяти, будет выполняться быстрее, чем программа использующая виртуальную память, что предполагает подкачку с жёсткого диска. Точно так же будет быстрее работать программа, полностью помещающаяся в кэше процессора.

Виды шитого кода

Подпрограммный код

Эта разновидность шитого кода по сути ничем не отличается от машинного кода. Это последовательность вызовов уже скомпилированных подпрограмм.

Программа имеет следующий вид:

 call Sub1;
 call Sub2;
 call Sub3;

Прямой шитый код

Этот код получается из подпрограммного, если из кода убрать вызовы call. В теле кода остаются только адреса подпрограмм. Вызов подпрограмм осуществляется с помощью простейшего адресного интерпретатора, занимающего несколько машинных команд (в некоторых процессорных архитектурах — одну).

 call Interpretator;
 AddrSub1;
 AddrSub2;
 ...
 AddrEXIT;
 ...
 ...
 Interpretator: машинный код, NEXT
 ...
 Sub...: машинный код, NEXT
 ...
 EXIT: машинный код, NEXT

В прямом шитом коде любое определение (например Sub) начинается машинным кодом. Интерпретатор должен запомнить в стеке возвратов прошлое значение счётчика инструкций (это не PC, или IP, а другой, который перемещается по коду Форта), а сделать текущим свой адрес возврата. Теперь он станет новым указателем на код Форта. В ряде версий для Intel x86 используется регистр SI. При чтении данных по косвенному адресу в этом регистре, его значение меняется автоматически.

NEXT — это последовательность, используемая вместо return. Если мы завершаем Sub1, то NEXT обращается к счётчику инструкций Форта, изменяет его на размер кода и на следующем шаге уже исполняется первая машинная команда из Sub2. Скорость перехода получается не хуже, чем у пары команд return-call. Но переход NEXT в специализированном процессоре может быть выполнен как одна команда.

EXIT — восстанавливает предыдущее значение счетчика команд и переходит по соответствующему адресу.

Косвенный шитый код

Отличается от прямого шитого кода тем, что тело кода начинается не вызовом интерпретатора, а адресом, где интерпретатор находится.

 AddrInterpretator;
 AddrSub1;
 AddrSub2;
 ...
 AddrEXIT;
 ...
 ...
 Interpretator: Адрес машинного кода, машинный код, NEXT
 ...
 Sub...: Адрес машинного кода, машинный код, NEXT
 ...
 EXIT: Адрес машинного кода, машинный код, NEXT

Свёрнутый шитый код

Может, например, использоваться для сокращения размера кода, когда он имеет критическое значение. Он может быть как прямым, так и косвенным. Вместо прямых адресов подпрограмм и кодов в нем используются их свертки, которые, вообще говоря, короче этих адресов. Используя 2-байтные коды, можно использовать адресное пространство, значительно превышающее 64 килобайт.

Так, если мы знаем, что код и данные выровнены относительно размеров некоторого сегмента (например 16 байт), мы можем использовать в качестве свёрнутого адреса физический адрес, делённый на 16.

В ряде случаев для свёртки может использоваться адресная таблица. Шитый код представляет собой положение адреса в таблице. Интерпретатор читает из таблицы этот код и совершает переход по соответствующему адресу.

Байт-код можно рассматривать как специальный случай свёрнутого шитого кода с адресной таблицей.

Литература и ссылки

• Баранов С. Н., Ноздрунов Н. Р. [www.forth.org.ru/~cactus/files/baranov2.rar Язык Форт и его реализации.] — Л.: Машиностроение, 1988.— 157 с ISBN 5-217-00324-3,
  раздел 2.1 — Шитый код и его разновидности (см. например [www.netlib.narod.ru/library/book0001/ch02_01.htm здесь])
• [www.complang.tuwien.ac.at/forth/threaded-code.html Threaded Code] (англ.)
• [www.bradrodriguez.com/papers/moving1.htm Moving Forth] (англ.)

Отрывок, характеризующий Шитый код

– Ну так что ж? – сказала она.
– Ты ему вскружила совсем голову, зачем? Что ты хочешь от него? Ты знаешь, что тебе нельзя выйти за него замуж.
– Отчего? – не переменяя положения, сказала Наташа.
– Оттого, что он молод, оттого, что он беден, оттого, что он родня… оттого, что ты и сама не любишь его.
– А почему вы знаете?
– Я знаю. Это не хорошо, мой дружок.
– А если я хочу… – сказала Наташа.
– Перестань говорить глупости, – сказала графиня.
– А если я хочу…
– Наташа, я серьезно…
Наташа не дала ей договорить, притянула к себе большую руку графини и поцеловала ее сверху, потом в ладонь, потом опять повернула и стала целовать ее в косточку верхнего сустава пальца, потом в промежуток, потом опять в косточку, шопотом приговаривая: «январь, февраль, март, апрель, май».
– Говорите, мама, что же вы молчите? Говорите, – сказала она, оглядываясь на мать, которая нежным взглядом смотрела на дочь и из за этого созерцания, казалось, забыла всё, что она хотела сказать.
– Это не годится, душа моя. Не все поймут вашу детскую связь, а видеть его таким близким с тобой может повредить тебе в глазах других молодых людей, которые к нам ездят, и, главное, напрасно мучает его. Он, может быть, нашел себе партию по себе, богатую; а теперь он с ума сходит.
– Сходит? – повторила Наташа.
– Я тебе про себя скажу. У меня был один cousin…
– Знаю – Кирилла Матвеич, да ведь он старик?
– Не всегда был старик. Но вот что, Наташа, я поговорю с Борей. Ему не надо так часто ездить…
– Отчего же не надо, коли ему хочется?
– Оттого, что я знаю, что это ничем не кончится.
– Почему вы знаете? Нет, мама, вы не говорите ему. Что за глупости! – говорила Наташа тоном человека, у которого хотят отнять его собственность.
– Ну не выйду замуж, так пускай ездит, коли ему весело и мне весело. – Наташа улыбаясь поглядела на мать.
– Не замуж, а так , – повторила она.
– Как же это, мой друг?
– Да так . Ну, очень нужно, что замуж не выйду, а… так .
– Так, так, – повторила графиня и, трясясь всем своим телом, засмеялась добрым, неожиданным старушечьим смехом.
– Полноте смеяться, перестаньте, – закричала Наташа, – всю кровать трясете. Ужасно вы на меня похожи, такая же хохотунья… Постойте… – Она схватила обе руки графини, поцеловала на одной кость мизинца – июнь, и продолжала целовать июль, август на другой руке. – Мама, а он очень влюблен? Как на ваши глаза? В вас были так влюблены? И очень мил, очень, очень мил! Только не совсем в моем вкусе – он узкий такой, как часы столовые… Вы не понимаете?…Узкий, знаете, серый, светлый…
– Что ты врешь! – сказала графиня.
Наташа продолжала:
– Неужели вы не понимаете? Николенька бы понял… Безухий – тот синий, темно синий с красным, и он четвероугольный.
– Ты и с ним кокетничаешь, – смеясь сказала графиня.
– Нет, он франмасон, я узнала. Он славный, темно синий с красным, как вам растолковать…
– Графинюшка, – послышался голос графа из за двери. – Ты не спишь? – Наташа вскочила босиком, захватила в руки туфли и убежала в свою комнату.
Она долго не могла заснуть. Она всё думала о том, что никто никак не может понять всего, что она понимает, и что в ней есть.
«Соня?» подумала она, глядя на спящую, свернувшуюся кошечку с ее огромной косой. «Нет, куда ей! Она добродетельная. Она влюбилась в Николеньку и больше ничего знать не хочет. Мама, и та не понимает. Это удивительно, как я умна и как… она мила», – продолжала она, говоря про себя в третьем лице и воображая, что это говорит про нее какой то очень умный, самый умный и самый хороший мужчина… «Всё, всё в ней есть, – продолжал этот мужчина, – умна необыкновенно, мила и потом хороша, необыкновенно хороша, ловка, – плавает, верхом ездит отлично, а голос! Можно сказать, удивительный голос!» Она пропела свою любимую музыкальную фразу из Херубиниевской оперы, бросилась на постель, засмеялась от радостной мысли, что она сейчас заснет, крикнула Дуняшу потушить свечку, и еще Дуняша не успела выйти из комнаты, как она уже перешла в другой, еще более счастливый мир сновидений, где всё было так же легко и прекрасно, как и в действительности, но только было еще лучше, потому что было по другому.

На другой день графиня, пригласив к себе Бориса, переговорила с ним, и с того дня он перестал бывать у Ростовых.


31 го декабря, накануне нового 1810 года, le reveillon [ночной ужин], был бал у Екатерининского вельможи. На бале должен был быть дипломатический корпус и государь.
На Английской набережной светился бесчисленными огнями иллюминации известный дом вельможи. У освещенного подъезда с красным сукном стояла полиция, и не одни жандармы, но полицеймейстер на подъезде и десятки офицеров полиции. Экипажи отъезжали, и всё подъезжали новые с красными лакеями и с лакеями в перьях на шляпах. Из карет выходили мужчины в мундирах, звездах и лентах; дамы в атласе и горностаях осторожно сходили по шумно откладываемым подножкам, и торопливо и беззвучно проходили по сукну подъезда.