Cookpad 17 day Tech internship 2017 言語処理系入門 Rubyをコンパイルしよう

Cookpad 17 day Tech internship 2017
言語処理系入門
Rubyをコンパイルしよう
笹田耕一
クックパッド株式会社
ko1@cookpad.com

今日の講義
•Ruby のコンパイラ開発を通じて言語処理系を
作ってみよう。
•基礎：構文解析結果 → バイトコードへの変換
•発展：さらなる最適化・高速化

自己紹介：笹田耕一
http://atdot.net/~ko1/
•所属：クックパッド株式会社
•2006-2012 大学教員
•2012-2017 Heroku, Inc.
•2017- Cookpad Inc.
•仕事：Rubyインタプリタの開発
•コア部分の開発
•VM、スレッド、GC、その他
•Ruby を使う仕事ではない
3

Ruby interpreter
Ruby (Rails) app
RubyGems/Bundler
So many gems
such as Rails, pry, thin, … and so on.
普通のRubyプログラミング
i gigantum umeris insidentes
Standing on the shoulders of giants

Interpret on RubyVM
ふつうの Ruby 処理系プログラミング
5
Ruby
script
Parse
Compile
(codegen)
Ruby
Bytecode
Object management
Garbage collectorThreading
Embedded
classes and methods
Bundled
Libraries
Evaluator
Gem
Libraries
AST
Abstract Syntax Tree

Ruby処理系の構成
概要
7
•プログラムを読んで
•実行

Interpret on RubyVM
Ruby 処理系の流れ
8
Ruby
script
Parse
Compile
(codegen)
Ruby
Bytecode
Object management
Embedded
classes and methods
Bundled
Libraries
Evaluator
Gem
Libraries
AST
読むところ実行するところ

Interpret on RubyVM
Ruby 1.8 以前
9
Ruby
script
Parse
Object management
Embedded
classes and methods
Bundled
Libraries
Evaluator
Gem
Libraries
AST

ASTとRuby 1.8
10
a =
Method
Dispatch(:+)
cb
Abstract Syntax TreeRuby Program
a = b + c
a =
Method
Dispatch(:+)
cb
a =
Method
Dispatch(:+)
cb
Ruby 1.8 はAST を単純
にたどるインタプリ
タ
Parse

Interpret on RubyVM
Ruby 1.9 以降
11
Ruby
script
Parse
Compile
Ruby
Bytecode
Object management
Embedded
classes and methods
Bundled
Libraries
Evaluator
Gem
Libraries
AST

VM – Stack Machine
12
Ruby Program
a = b + c
getlocal b
getlocal c
send :+, 1
setlocal a
YARV Instructions
a
b
c b
c
b+c
b+c
YARV Stack
Compile
今日は、スタックマシンをたくさん使うよ。

余談スタックマシン vs レジスタマシン
•レジスタマシン
•計算対象・格納場所にレジスタを指定
•物理CPUはもっぱらレジスタマシン
•スタックマシン
•計算対象・格納場所は（暗黙に）スタック
•レジスタ指定がない分スリム
•命令数は多くなることがある
•言語VMでは多い（最近はレジスタマシンも）

今日の課題
•既存のコンパイラ（C で実装）の代わりに、
Ruby で Ruby のコンパイラを書こう。
課題A. ヒューマンコンパイラ
課題B. 自動コンパイラ

Interpret on RubyVM
15
Ruby
script
Parse
Compile
(codegen)
Ruby
Bytecode
Object management
Embedded
classes and methods
Bundled
Libraries
Evaluator
Gem
Libraries
AST
今日最終的に
作るもの

入力と出力
Ruby
script
Parse
Compile
(codegen)
Ruby
Bytecode
AST
今日つくるもの
これ全部でコンパイラ
ということも。

入力と出力
ほかの言語では？
X language
program
Parse
Compile
Code
AST
入力出力
C コンパイラ（gccとか） C プログラム機械語（アセンブラ）
Java (javac) Java プログラム JavaVM バイトコード（.class）
JavaScript (babel) JavaScript (ES6, …) JavaScript (ES5)
Ruby Interpreter Ruby プログラム Ruby VM バイトコード
Ruby Interpreter
JIT compiler
Ruby プログラム C ソースコード（実行時にコン
パイル＆ロード）
デモ：実際に Ruby VM バイトコードを見てみよう

AST: Abstract Syntax Tree
# Ruby script
a = 10
if a > 1
p :ok
else
p :ng
end
Program
LvarAssign if
a
10
Lvar
send
a
>
1
send
(fcall)
p
:ok
send
(fcall)
p
:ng
字句解析
構文解析
Tips: 字句解析・構文解析について、詳しくは去年の青木さんの資料を読もう
https://speakerdeck.com/aamine/cookpad-2016-summer-intern-programming-paradigm
Seq
Literal
Literal Literal Literal

Ruby Bytecode
# Ruby script
a = 10
if a > 1
p :ok
else
p :ng
end
0000 putobject 10
0002 setlocal a, 0
0005 getlocal a, 0
0008 putobject 1
0010 send <callinfo!mid:>, argc:1, ARGS_SIMPLE>,
<callcache>, nil
0014 branchunless 27
0016 jump 18
0018 putself
0019 putobject :ok
0021 send <callinfo!mid:p, argc:1, FCALL|ARGS_SIMPLE>,
<callcache>, nil
0025 jump 34
0027 putself
0028 putobject :ng
<callcache>, nil
0034 leave

番地スタックの状況（空でスタート）解説
0000 putobject 10 # [10] スタックに 10 をプッシュ
0002 setlocal a, 0 # [] a にスタックトップの 10 をセット
0005 getlocal a, 0 # [10] a の値をスタックにプッシュ
0008 putobject 1 # [10, 1] 1 をスタックにプッシュ
<callcache>, nil 10.>(1) というメソッド呼び出し
# [true] その結果（true）をプッシュ
0014 branchunless 27 # [] スタックトップの値が false or nil なら 27 へ
0016 jump 18 # [] 無条件に 18 へジャンプ
0018 putself # [self] self をスタックへプッシュ
0019 putobject :ok # [self, :ok] :ok をスタックへプッシュ
<callcache>, nil p(:ok) を実行
# [:ok] 結果の :ok をスタックにプッシュ
0025 jump 34 # [:ok] 無条件に 34 へジャンプ
0027 putself
0028 putobject :ng
<callcache>, nil
0034 leave # [] このコードを終了する（積んであった :ok を返す）
スタックマシンの実行を解説
すべての計算が、
「スタックから値を取り出し」、「スタックに積む」ことで実現されていることがわかればOK

どんな命令があるの？
•Ruby のソースの insns.def に書いてある
•https://github.com/ruby/ruby/blob/trunk/insns.def
•opt_ と付いている命令は見る必要はない
•Optimization（最適化）のための命令群

例：getlocal
/**
@c variable
@e Get local variable (pointed by `idx' and `level').
'level' indicates the nesting depth from the current block.
@j level, idx で指定されたローカル変数の値をスタックに置く。
level はブロックのネストレベルで、何段上かを示す。
*/
DEFINE_INSN
getlocal # ← 命令の名前
(lindex_t idx, rb_num_t level) # 命令オペランド
() # スタックからとってくる値（今回はなし）
(VALUE val) # 終了時、スタックへプッシュする値
{ # C での実装
val = *(vm_get_ep(GET_EP(), level) - idx);
RB_DEBUG_COUNTER_INC(lvar_get);
(void)RB_DEBUG_COUNTER_INC_IF(lvar_get_dynamic, level > 0);
}
https://github.com/ruby/ruby/blob/trunk/insns.def#L47

入力と出力
Compile
Ruby
Bytecode
AST

今日やること
0000 putobject 10
0002 setlocal a, 0
0005 getlocal a, 0
0008 putobject 1
<callcache>, nil
0016 jump 18
0018 putself
0019 putobject :ok
<callcache>, nil
0025 jump 34
0027 putself
0028 putobject :ng
<callcache>, nil
0034 leave
別の言い方をすると木構造から列構造への変換
Ruby
Bytecode
ASTProgram
LvarAssign if
a
10
Lvar
send
a
>
1
send
(fcall)
p
:ok
send
(fcall)
p
:ng
Seq
Literal

課題A
ヒューマンコンパイラ

こんな言葉を聞いたことはないですか？
•「コンパイラの気持ちになって考えよう」
•類例
•「CPUの歓声が聞こえる」
•「OSになったつもりで管理する」
•「パケットの気持ちになって考える」
•「AWSの気持ちになる」

課題A ヒューマンコンパイラ
•「コンパイラの気持ちになって考えよう」
•Ruby プログラムを見て、VM のバイトコードを
人力で生成しよう。
•（別の言い方をすると）Ruby 言語をスタック
型言語（VMアセンブラ）書き直してみよう。

「おまえがコンパイラ
になるんだよ！」
Ruby
script
Ruby
Bytecode
課題A
全体構成

ツール
RubyVM::InstructionSequence
•組み込みクラス RubyVM::InstructionSequence
•略して ISeq
•バイトコードを扱うためのクラス
# example
ISeq = RubyVM::InstructionSequence # 長いので
iseq = ISeq.compile(script) #=> ISeq を生成
p iseq.eval #=> iseq を実行（結果表示）
puts iseq.disasm #=> 逆アセンブル結果を表示

ツール
ISeq  Array 相互変換
• 今回は ISeq  Array 相互変換の仕組みを利用
• ary = iseq.to_a #=> 配列を生成
• ISeq.load(ary) #=> ISeq
• VM命令は、この配列によって生成可能
• …しかし、いちいち配列を作るのは面倒くさい
pp ISeq.compile(‘’).to_a # 何もないプログラムの場合
["YARVInstructionSequence/SimpleDataFormat",
2, 3, 1,
{:arg_size=>0, :local_size=>0, :stack_max=>1},
"<compiled>", "<compiled>",
nil, 1, :top, [], {}, [],
[[:putnil], [:leave]]] # バイトコード部分はここだけ

ツール
YASM: YARV Assember
•yasm.rb
•Ruby VM 用アセンブラ
•命令を素直に Ruby で書けば、ISeq を生成可能

ツール
YASM: ISeq の配列を便利に作る仕組み
# YASM example
iseq = YASM.asm label: ‘integer:1' do
# ブロックに命令を書くことで ISeq 生成
putobject 1
leave
end
p iseq.eval #=> 1

課題A「ヒューマンコンパイラ」の進め方
•課題ファイル asm/task.rb
• テストケースになっている。
• どんどんアセンブラを埋めていこう。
•調査のための方法
• yasm.rb の最後に直接記述
• 最後の “# fill your asm here” の箇所にアセンブラ記述
• “$ ruby yasm.rb” で ISeq と実行結果を表示
• try.rb の script 変数に調べたい Ruby プログラム文字列
を入力し、実行すると、正解データ（逆アセンブ
ラ）が出てくるので参考にしよう。
• ほかの人・TA・講師にどんどん聞こう。

YASMの使い方
起動
•asm/task.rb に解答を書いた場合
•$ ruby asm/task.rb
•答えが想定と異なればエラー出力し実行終了
•yasm.rb に直接書いた場合
•$ ruby yasm.rb
•これで実験できる

YASMの使い方
基本
•プログラムの終わり方
• leave 命令: プログラムの最後は必ず leave
• スタックトップを返値として返す
• つまり、スタックトップに値が一つ（だけ）必要
•スタック操作
• putobject X # スタックに X（整数や true/false）を積む
• putnil # nil を積む
• putstring “xxx” # スタックに文字列 “xxx” を積む
• pop # スタックから一要素取り外す
• dup # スタックの一番上と同じものをもう一つ積む

課題A-1 整数値
•整数値を返すプログラム
•1
•1_000_000
•Hint: putobject を利用

課題A-1’ シンボル
•シンボルを返すプログラムを変換
•:ok
•:ng
•Hint: putobject を利用

課題A-1’’ 文字列
•文字列を返すプログラムを変換
•“hello”
•Hint: putstring を利用

YASMの使い方
ローカル変数アクセス
•命令
•getlocal :lvar # 変数 lvar の値をスタックトップに
•setlocal :lvar # 変数 lvar の値をセット
•:lvar のように変数名をシンボルで指定
•逆アセンブラ表記とちょっと違うので注意
•getlocal lvar, 0 のように出てくる。
•yasm では 0 を省略可能（書いても良い）。

課題A-2 ローカル変数
•ローカル変数のset, get を含むプログラムを変換
•“a = 1; a”（設定して、取得している）
•Hint: putobject, getlocal, setlocal を利用

課題A-3 self, nil
•“self” を返すプログラムを実装
•ローカル変数と合わせると、“a = self” が動く
•“nil” というプログラムを実装
•Hint: putself, putnil を利用

YASMの使い方：メソッド呼び出し
Ruby のメソッド呼び出し再入門
•receiver.method_name(p1, …, pn)
• レシーバ（receiver）のある普通のメソッド呼び出し
• method_name: メソッドの名前
• p1, …, pn: n 個の引数
•method_name(p1, …, pn)
• レシーバが省略されたメソッド呼び出し
• self が省略されている
• private メソッドを呼ぶことができる（pなど）

Ruby のメソッド呼び出し再入門
•binary operator（二項演算子）
•1+2 は 1.+(2) というメソッド呼び出し
• receiver: 1
• メソッド名: +（Symbol では “:+”）
• 引数は 2 （１個だけ）

send 命令を利用
# 逆アセンブラの表記（1+2 => 1.+(2) の逆アセンブラ）
0000 putobject 1 # レシーバを積む
0002 putobject 2 # 1番目の引数を積む
0004 send <callinfo!mid:+, argc:1, ARGS_SIMPLE>, <callcache>, nil
0008 leave
# アセンブラでの表記
putobject 1
putobject 2
send :+, 1 # 簡単！（ARGS_SIMPLE は無視）
leave
よくわからない…

send 命令の書き方
•send method_id, argc, flag（ないなら省略可能）
•method_id はメソッド名のシンボル（:p など）
•argc は引数の数
•flag はメソッド呼び出しの種類（省略可能）
• 1+2 は 1.+(2) なので send :+, 1（flagなし）
• foo() のように self が無い→ YASM::FCALL
• p(1) は、send :p, 1, YASM::FCALL
• ほかのフラグは無視してよい

send 命令の使い方
•スタック上に、receiver と引数を積み send
• receiver.mid(引数1, …, 引数n) の場合
• receiver, 引数1, 引数2, …, 引数nを積む命令群
• send :mid, n
• 実行後、receiver.mid(引数1, …, 引数n) の結果だけが
積まれる
•receiver がない（mid(…) の場合）も、receiver と
して self を積んでおく（YASM::FCALL を指定）

receiver
param1
param2
…
paramN
result
send :mid, N
send 命令の使い方（VMスタック）
receiver.mid(param1, …, paramN) の場合

self
param1
param2
…
paramN
result
send :mid, N, YASM::FCALL
mid(param1, …, paramN) の場合

self
:ok
result (:ok)
send :p, 1, YASM::FCALL
p(:ok) の場合
（receiver として self を積む）

1
2
3
send :*, 1
1 + 2 * 3 の場合
1
result
(6)
send :+, 1
result
(7)
1
1 + ??
2 * 3
1 + 6

課題A-4 メソッド呼び出し
•receiver のあるプログラムを変換
•“1 < 10” つまり “1.<(10)” というプログラム
•receiver のないプログラムを変換
•“p(1)” というプログラム
•Hint: receiver の putself を忘れずに

課題A-4’ メソッド呼び出し（組み合わせ）
•組み合わせる（いろんなことが出来る）
•“1 - 2 * 3” #=> -5
•“a = 1; b = 2; c = 3; a - b * c” #=> -5
•“a = 10; p(a > 1)” #=> true
•“p(‘foo’.upcase)” #=> ‘FOO’

YASMの使い方：ジャンプ命令とラベル
•逆アセンブラでは、ジャンプ先はアドレス
→ アドレス計算は面倒なので、ラベルで指定
•ジャンプ命令
• jump :label_name
• branchif :label_name
• branchunless :label_name
•ラベル
• label :label_name
# example
label :begin
putself
putobject 1
jump :begin # begin ラベルへジャンプ
# つまり無限ループ

課題A-5 if 文
•例題として出したプログラムを変換
•Hint: label と branchif or branchunless を上手に使う
# Ruby script
a = 10
if a > 1
p :ok
else
p :ng
end

課題A-5’ else の無い if 文は？
•else の無い次のプログラムを変換
•Hint: 実際に実行して、if文の値を確かめよう
# Ruby script (1)
a = 10
if a > 1
p :ok
end
# Ruby script (2)
a = 10
if a < 1
p :ok
end

課題A-6 while 文
•ヒント：jump と branch* で while を表現。
•ヒント：pop 命令を（多分）利用します。
a = 0
while(a < 10)
p a
a += 1 #=> a = a.+(1)
end
a #=> 10

YASMの使い方：メソッド定義
•“core#define_method” という特殊なメソッドを利用
• 実は、Ruby のメソッド定義は特殊なメソッド呼び出しに
よって行われている
• Rubyだと: SpecialObject. core#define_method(:mid, iseq)
•ISeq を生成し、この “core#define_method” を呼ぶ
•… が、面倒くさい # プログラム例
# SpecialObject. core#define_method(:mid, iseq)
m_iseq = YASM.asm(…) do
…
end
putspecialobject 1 # レシーバ：SpecialObject を取り出す
putobject :mid # 第一引数：メソッド名
putiseq m_iseq.to_a # 第二引数：メソッドの実体
send :“core#define_method”, 2 # 呼び出し
# 特殊なメソッド名であることに注意

define_method_macro
•メソッドボディの ISeq の生成＋メソッド定
義命令列を生成するメソッド
# define_method_macro の利用例
# def foo(a); p(a); end を行う命令列を生成
define_method_macro :foo, parameters: [:a] do
putself
getlocal :a
leave
end
# ここにメソッドを定義する命令列が挿入される
pop # 定義後、method 名のシンボルがスタックに積まれているので、pop
putself
putobject 123
send :foo, 1, YASM::FCALL # foo(123)

define_method_macro
•define_method_macro を使った結果を確認
iseq = YASM.asm do
define_method_macro :foo, parameters: [:a] do
putself
getlocal :a
leave
end
leave
end
puts iseq.disasm
ruby 2.5.0dev (2017-08-04 trunk 59496) [x64-mswin64_140]
== disasm: #<ISeq:<compiled/yasm(top)>@yasm.rb:181:in `<main>'>=========
0000 putspecialobject 1 …
0002 putobject :foo
0004 putiseq foo
0006 send <callinfo!mid:core#define_method, argc:2>, …
0010 leave
== disasm: #<ISeq:foo@yasm.rb:79:in `define_method_macro'>==============
local table (size: 1, argc: 1 [opts: 0, rest: -1, post: 0, …
[ 1] a<Arg>
0000 putself ( 1)
0001 getlocal a, 0
0004 send <callinfo!mid:p, argc:1, FCALL>, <callcache>, nil
0008 leave

課題A-7 メソッド定義
def fib(n)
if n < 2
1
else
fib(n – 2) + fib(n-1)
end
end
fib(10)
# param
def foo(a)
a
end
foo(100)
# no param
def foo()
end
引数+呼び出し fib 定義と fib(10) の呼び出し

高速化・最適化
• 命令の置き換えで高速化ができることも。
• 本当にたくさんの方法があるので、興味がある人が
いれば調べてみよう＆fibを高速化してみよう。
書籍：コンパイラの構成と最適化（中田育男）
Wikipedia:
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%B3%E
3%83%91%E3%82%A4%E3%83%A9%E6%9C%80%E9%81%
A9%E5%8C%96

簡単な最適化の例
ピープホール（のぞき穴）最適化
# 例
a = 1
if a > 10
1
else
2
end
# no-opt
putobject 1
setlocal :a, 0
getlocal :a, 0
putojebt 10
send :>, 1
branchunless :else
jump :body
label :body
putobject 1
jump :end
label :else
putobject 2
label :end
leave
# w/ peephole opt
putobject 1
setlocal :a, 0
getlocal :a, 0
putojebt 10
send :>, 1
branchunless :else
putobject 1
leave
label :else
putobject 2
leave

課題A-8
•Rubyでコンパイルした fib() と、自分でアセン
ブルした fib() の速度比較をしよう。
•asm/asmfib.rb に task.rb から fib 定義部分をコピペ
•実行して比較（それぞれ fib(35) 実行時間を計測）
• $ time ruby asm/asmfib.rb 35
• $ time ruby asm/fib.rb 35
•ついでに、asm/fastfib.rb も調べてみよう
（fib(10_000) など呼んでみよう）

余談：最適化とは？
•何が最適であるか？
•実行時間？
•メモリサイズ？
•プログラムを書く時間？
•ほかには？
•プログラムの意味とは？
•プログラマの意図とは？
•「最適を導く」言語設計とは？

余談：DSL
Domain Specific Language
•「問題を解くには、まずは言語を作る」
•DSL: Domain Specific Language
•外部DSL
•内部DSL
•YASM は内部DSL
•C のアセンブラを見たことがありますか？
•それに対して、YASM はどうでしたか？

発展課題A
• もっといろんなRubyプログラムを変換
• 例えば
• (インスタンス|グローバル|クラス)変数
• 定数
• ブロックに対応
• 例外処理に対応
• 取り組み方
• ISeq#dump, #to_a の結果をじっと見る
• Ruby のソースコード（C）をじっと見る
• yasm.rb を変更・拡張する

人間がコンパイルするのはつらい
•人間は単純作業が苦手。
•人間はミスをする。
→ コンピューターにやらせよう。

課題B: AST (node tree) → Bytecode (ISeq)
0000 putobject 10
0002 setlocal a, 0
0005 getlocal a, 0
0008 putobject 1
<callcache>, nil
0016 jump 18
0018 putself
0019 putobject :ok
<callcache>, nil
0025 jump 34
0027 putself
0028 putobject :ng
<callcache>, nil
0034 leave
Ruby
Bytecode
ASTProgram
LvarAssign if
a
10
Lvar
send
a
>
1
send
(fcall)
p
:ok
send
(fcall)
p
:ng
Seq
Literal

課題Bの進め方
•ast2iseq/ast2iseq.rb のast2iseq(ast)を完成させよう。
• ast2iseq_visitor.rb の中身を ast2iseq.rb にコピペ。
• visitor pattern によるast2iseq() のスケルトンがある。
• 参考までに全部で 3 パターン用意
• ast2iseq_visitor.rb: visitor pattern を利用
• ast2iseq_func.rb: 再帰関数で case/when を利用
• ast2iseq_composite.rb: composite pattern を利用
• 違いを考察するのも面白いかも？
• 答えも用意（ast2iseq_ans_....rb）
• あまり見ないでね。

課題Bの進め方（試行錯誤）
1. ast2iseq メソッドを（途中まででも）作る
2. ファイル下部にある script 変数にコンパイル対象の Ruby ス
クリプトを入力（例: 1+2）
3. “$ ruby ast2iseq/ast2iseq.rb” を実行
1. Ruby2AST.to_ast(script) で、Ruby を AST に変換（ついでに見やすく
出力）
2. ast2iseq(AST) を実行
a. 未完成なのでエラー
b. 実装済みなので正しい答えを得る
4. 3 の結果を見て、じっくり考えて 1 に戻る（迷ったら try.rb
で本家Rubyのコンパイル結果の逆アセンブラを見る）

課題Bの進め方（テスト）
•iseq2ast/test.rb を通す
•このファイルを実行すると、開発した ast2iseq
を使い、課題A の各コードをコンパイル、実行
し、正しい答えであるかをチェックする。
•最終的に全部テストが通ったらOK

ヒント：YASM の使い方
•YASM::asm の代わりに YASM.new を利用
# example
yasm = YASM.new(label: …) # YASM.asm と同じ引数
yasm.putnil #
yasm.leave # ２命令生成
iseq = yasm.to_iseq # ２命令分の ISeq を生成
puts iseq.disasm # 逆アセンブル
iseq.eval # 実行

ヒント：Node の構成
• Ruby2AST.to_ast(script) の結果を見て、ノードのデータ構造をチェック。
• ast2iseq/ruby_nodes.rb に定義。
• ProgramNode
• SequenceNode
• NilNode
• SelfNode
• LiteralNode
• StringLiteralNode
• LvarAssignNode
• LvarNode
• SendNode
• IfNode
• WhileNode
• DefNode
• 図にしてみるとわかりやすい？
# “1 + 2” というプログラムのノード
#<ProgramNode
@seq_node =>
#<SequenceNode
@nodes => [
#<SendNode
@type => :call
@receiver_node => #<LiteralNode @obj => 1>
@method_id => :+
@argument_nodes => [ #<LiteralNode @obj => 2>]>]>>
# “1” というプログラムのノード
#<ProgramNode
@seq_node => #<SequenceNode @nodes =>
[ #<LiteralNode @obj => 1>]>>

ヒント：ラベルの使い方
•ラベルはユニークである必要がある
•label :begin がプログラム中に 2 箇所出てきたら、
どっちに飛べばいいかわからなくなる
→ 固定シンボルの代わりに、ユニークなラベ
ルを生成する gen_label() というメソッドを使
う（各スケルトンに準備）

ヒント：メソッドボディの作り方
•どのスケルトンでも、ast2iseq() の最初で、
DefBody だったら method body を作るように
なっている
•yasm.rb の define_method_macro() で何をやっ
ているかチェック。

コンパイルした結果の命令列をチェック
•（多分）手でコンパイルした結果よりも、
非効率なコードが生成されるはず。
•ast2iseq() は、基本的には子ノードしか見ない。
•広い視点で見ると、もっと効率的なことも。

発展課題B
最適化
• 発展課題：最適化処理を追加してみよう。
• どのレベルで行うか？
• ノード単位で変換？
• ISeq単位で変換？
• 何に最適化するか？
• fib() の結果で最適化結果を確認

発展課題B
もっといろいろなプログラムに対応
•発展課題Aのような、対応文法拡張
•やり方
•発展課題Aと同じように調べる
•ruby2ast.rb を拡張
•ruby_nodes.rb にノードを追加

Ruby は広大
•今回対応したのは文法のほんの一部
•ほかにもいろいろ
•定数、インスタンス変数、グローバル変数、…
•正規表現、範囲オブジェクト、…
•ブロック、キーワード引数、…
•例外
•…
•…

Interpret on RubyVM
83
Ruby
script
Parse
Compile
Ruby
Bytecode
Object management
Embedded
classes and methods
Bundled
Libraries
Evaluator
Gem
Libraries
AST

これからの参考文献
• 『Rubyソースコード完全解説』by @minero-aoki
• 完全ガイドだけど 1.8 向け。ウェブで全文公開。
• 1, 2 部（GC やパーサー）は今でも十分に役に立つ。
• 『 Rubyのしくみ Ruby Under a Microscope』 by Pat
Shaughnessy
• Ruby 2.0 向けの話。
• 完全網羅ではないが、ガチ勢じゃなければそこそこ役に立つ。
• 『RubyでつくるRuby ゼロから学びなおすプログラミング
言語入門』 by 遠藤侑介
• RubyでRubyインタプリタを作る話。
• VMとASTをRubyで作り、それ自身を開発したRubyインタプリ
タで動作させる。

興味があったら
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開発に参加してね！

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