BrainF*ckの高速化 2018/03/04 Dentoo.LT 19 @retrage

BrainF*ck? • BrainFuck (BF) • いわゆる難解プログラミング言語 • ><+-.,[]の8個の命令から成る • 言語処理系入門に最適 1

愚直なBF処理系は遅い • [と]は条件付きジャンプ命令 • [はポインタの指す値が0ならば次の]までジャンプ • ]はポインタの指す値が0でないならば次の[までジャン プ • 愚直なBF処理系では間にある命令は実行されな いにも関わらず読み出される • ⇒初期化時にあらかじめJumpTableを作成しておく 2

ホットスポットを探す • 命令の実行には局所性がある • 一部の命令は大量に実行されるが，他の命令はあまり 実行されない • 例: データポインタを7デクリメント • BF: <<<<<<< • C: dataptr -= 7; • ⇒ホットスポットに対応するBFより高水準な命令を 追加，初期化時にBFをこれらの命令に変換，実行 3

ループの最適化 • [と]のループには使われるパターンが存在 • 例: 現在のメモリを0にセット • C: data[data_ptr] = 0; • BF: [-] • 一見短いが，0になるまでループされる • ⇒ループパターンを表現する高水準な命令を追加 4

まとめ • BrainF*ckは実装しやすい言語処理系 • JumpTableで高速化 • 高水準な命令へ変換することで高速化 • ループのパターンを高水準な命令へ変換 • Rustでの実装 • https://github.com/retrage/brainfuck-rs 5

参考文献 • https://ja.wikipedia.org/wiki/Brainfuck • https://eli.thegreenplace.net/2017/adventures-in- jit-compilation-part-1-an-interpreter/ • https://postd.cc/adventures-in-jit-compilation-part- 1-an-interpreter/ • https://github.com/retrage/brainfuck-rs 6