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あなたとJITASM,
今すぐアセンブ
ル
@s_isshiki1969
sisshiki1969
monochrome
JIT
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アセンブラ is 何
int main() {
return 42;
}
main:
push rbp
mov rbp, rsp
mov eax, 42
pop rbp
ret
55
48 89 e5
b8 2a 00 00 00
5d
c3
0f 1f 00
hoge.c hoge.s hoge.o
これ
アセンブリのテキストファイルを機械語へ変換
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ダイナミックアセンブラ
● 「実行時に機械語を吐くプログラム」のためのライブラリ
● メモリ上に機械語を格納するバッファを確保し、そこへ機械語を生成して
いく
● 応用例としてはJITコンパイラなど
● 例：Xbyak（C++、テンプレート）
DynASM（C、プリプロセッサ）
monoasm（Rust、手続きマクロ）
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monoasm
● https://github.com/sisshiki1969/monoasm
● Rustで書かれたx86-64専用ダイナミック・アセンブラ
● ①ランタイム ②マクロ定義 で構成
● Rubyの自作JITコンパイラ（monoruby）のために開発
○ RubyKaigi 2024, 2025で発表
● mov・四則演算・論理演算・比較・条件分岐・浮動小数点数演算
● SIMD命令群は未対応
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手続きマクロ（proc macro）
マクロの中身をRustコードへ変換するRustプログラム
#[proc_macro]
pub fn monoasm(tokens: TokenStream) -> TokenStream {
let stmts = parse_macro_input!(tokens as inst::Stmts);
let base = stmts.base;
let mut ts = quote!(let mut jit = #base;);
ts.extend(stmts.contents.into_iter().map(compile));
quote!({ #ts }).into()
}
monoasm!(&mut jit,
movq rax, [rdi + rsi * 8 + 16];
);
jit.enc_rexw_mr(
&[0x8b],
Reg::from(0),
Rm::ind(
Reg::from(7),
Disp::from_disp(16),
Scale::S1(3, Reg::from(6)),
),
);
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コード生成：インタプリタ
monoasm! { &mut self.jit,
movq r15, (self.dispatch.as_ptr());
movzxb rax, [r13 + (OPECODE)];
addq r13, 16;
jmp [r15 + rax * 8];
};
r13: PC（現在処理中のバイトコードを指す）
self.dispatch: ジャンプテーブルの先頭アドレス
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コード生成：JITコンパイラ
match kind {
BinOpK::Add => {
let overflow = self.jit.label();
match mode {
OpMode::RR(_, _) => {
monoasm!( &mut self.jit,
subq R(lhs_r), 1;
addq R(lhs_r), R(rhs_r);
jo overflow;
);
}
OpMode::RI(_, i) | OpMode::IR(i, _) => {
monoasm!( &mut self.jit,
addq R(lhs_r), ((*i as i64) << 1);
jo overflow;
);
}
}
self.jit.select_page(1);
monoasm!( &mut self.jit,
overflow:
movq rdi, (Value::symbol("_arith_overflow").id());
jmp deopt;
);
self.jit.select_page(0);
複数のコードページを使い分ける
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コード生成
match kind {
BinOpK::Add => {
let overflow = self.jit.label();
match mode {
OpMode::RR(_, _) => {
monoasm!( &mut self.jit,
subq R(lhs_r), 1;
addq R(lhs_r), R(rhs_r);
jo overflow;
);
}
OpMode::RI(_, i) | OpMode::IR(i, _) => {
monoasm!( &mut self.jit,
addq R(lhs_r), ((*i as i64) << 1);
jo overflow;
);
}
}
self.jit.select_page(1);
monoasm!( &mut self.jit,
overflow:
movq rdi, (Value::symbol("_arith_overflow").id());
jmp deopt;
);
self.jit.select_page(0);
ラベルを定義
ラベルを使用
ラベルを実アドレスにバインド
let mask = 0x8000_0000_0000_0000u64 as i64;
let imm = self.jit.const_i64(mask);
monoasm!( &mut self.jit,
xorps xmm(dst), [rip + imm];
);
データ領域にPC相対アクセス
()内にRustの式を書ける
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Array#size
fn array_size(bb: &mut BBContext, ir: &mut AsmIr, _: &JitContext, _: &Store,
callsite: &CallSiteInfo, _: ClassId) -> bool {
if !callsite.is_simple() { return false; }
let dst = callsite.dst;
ir.inline(move |gen, _, _| {
monoasm! { &mut gen.jit,
movq rax, [rdi + (RVALUE_OFFSET_ARY_CAPA)];
cmpq rax, (ARRAY_INLINE_CAPA);
cmovgtq rax, [rdi + (RVALUE_OFFSET_HEAP_LEN)];
salq rax, 1;
orq rax, 1;
}
});
bb.reg2acc_fixnum(ir, GP::Rax, dst);
true
}
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Array#size
monoasm! { &mut gen.jit,
movq rax, [rdi + (RVALUE_OFFSET_ARY_CAPA)];
cmpq rax, (ARRAY_INLINE_CAPA);
cmovgtq rax, [rdi + (RVALUE_OFFSET_HEAP_LEN)];
salq rax, 1;
orq rax, 1;
}
[0] [1] [2] [3] [4]
Capa <= 5
Capa Ptr
Capa > 5
[0] [1] [2] ... [Len-1]
Array object
Array object
Capa
Len
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Math#sqrt
fn math_sqrt(bb: &mut BBContext, ir: &mut AsmIr, _: &JitContext, _: &Store,
callsite: &CallSiteInfo, _: ClassId) -> bool {
if !callsite.is_simple() { return false; }
let CallSiteInfo { args, dst, .. } = *callsite;
let deopt = ir.new_deopt(bb);
let fsrc = bb.fetch_float_for_xmm(ir, args, deopt).enc();
if let Some(dst) = dst {
let fret = bb.xmm_write_enc(dst);
ir.inline(move |gen, _, _| {
monoasm!( &mut gen.jit,
sqrtsd xmm(fret), xmm(fsrc);
);
});
}
true
}
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JavaScript
from “Building a baseline JIT for Lua automatically”, Blog of Haoran Xu
Maglev
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Python
● PEP 659 – Specializing Adaptive Interpreter
● PEP 744 – JIT Compilation
● Copy-and-patch compilation: a fast compilation algorithm for high-level languages
and bytecode
adaptive interpreter
Baseline JIT
tier-up deopt
Interpreter
specialize
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Ruby
● YJIT (Lazy Basic Block Versioning)
● ZJIT
● monoruby (https://github.com/sisshiki1969/monoruby)
Interpreter
Optimizing JIT
tier-up deopt
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Optcarrot benchmark (~3000 frame)
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目的：機械語を書く
手段：コンパイラを書く
あなたとJITASM,
今すぐアセンブ
ル