guile (2)

実コードで実験って事で、前回のUDPパケットを投げるのを関数にしてファイ ルに定義。そうしておいてgdbする。結構gdbへのサポートが有るんで、事前に 下記を ~/.gdbinitに登録しとく。

add-auto-load-safe-path /home/sakae/guile-3.0.9/.gdbinit
add-auto-load-safe-path /usr/local/lib/libguile-3.0.so.1.6.0-gdb.scm

[sakae@arch z]$ gdb -q guile
Reading symbols from guile...
(gdb) r -l udp.scm
 :
scheme@(guile-user)> ^C
Thread 1 "guile" received signal SIGINT, Interrupt.
0x00007ffff79436dc in read () from /usr/lib/libc.so.6
(gdb) b scm_send
Breakpoint 1 at 0x7ffff7b5bc77: file /home/sakae/guile-3.0.9/libguile/socket.c, line 1473.
(gdb) c
Continuing.
(udp)

Thread 1 "guile" hit Breakpoint 1, scm_send (
    sock=#<port #<port-type file 7ffff75f4b40> 7ffff4732a00>,
    message="#<vu8vector>" = {...}, flags=#<undefined 904>)
    at /home/sakae/guile-3.0.9/libguile/socket.c:1473
1473      sock = SCM_COERCE_OUTPORT (sock);

お決まりのバックトレレースする。

#0  scm_send (sock=#<port #<port-type file 7ffff75f4b40> 7ffff4732a00>,
    message="#<vu8vector>" = {...}, flags=#<undefined 904>)
    at /home/sakae/guile-3.0.9/libguile/socket.c:1473
#1  0x00007ffff7a960cb in scm_apply_subr (sp=0x7ffff7006c08, idx=562, nslots=4)
    at /home/sakae/guile-3.0.9/libguile/gsubr.c:482
#2  0x00007ffff7b34bc9 in vm_debug_engine (thread=0x7ffff75aed80)
    at /home/sakae/guile-3.0.9/libguile/vm-engine.c:972
#3  0x00007ffff7b3de8a in scm_call_n (proc=#<program 7ffff7594030>,
    argv=0x7fffffffd7b8, nargs=1) at /home/sakae/guile-3.0.9/libguile/vm.c:1615
#4  0x00007ffff7a7c200 in scm_primitive_eval (
    exp=((@ (ice-9 control) %) (begin (load-user-init) ((@@ (ice-9 command-line) load/lang) "udp.scm") ((@ (ice-9 top-repl) top-repl)))))
    at /home/sakae/guile-3.0.9/libguile/eval.c:671
#5  0x00007ffff7a7c2a9 in scm_eval (
    exp=((@ (ice-9 control) %) (begin (load-user-init) ((@@ (ice-9 command-line) load/lang) "udp.scm") ((@ (ice-9 top-repl) top-repl)))),
    module_or_state="#<struct module>" = {...})
    at /home/sakae/guile-3.0.9/libguile/eval.c:705
#6  0x00007ffff7b00564 in scm_shell (argc=3, argv=0x7fffffffe9b8)
    at /home/sakae/guile-3.0.9/libguile/script.c:357
:

仮想マシンにもdebug対応の奴と普通の物が有るみたいだよ。

コンパイルで時間がかかるのは、stageNの部分。これは既にパッケージで入れ てあるんで、それを流用。欲しいのは、gdb情報を搭載したlibguileとそれを 利用したguileだ。これなら、そんなに時間を喰うことは無いだろう。

コンパイルはログを取っていて

gmake[2]: Entering directory '/usr/ports/pobj/guile3-3.0.9/guile-3.0.9/stage0'
GUILE_BOOTSTRAP_STAGE=stage0 ../meta/build-env guild compile --target="i386-unk\
nown-openbsd7.5" -W0 -O1 -L "/usr/ports/pobj/guile3-3.0.9/guile-3.0.9/module" -\
o "ice-9/eval.go" "../module/ice-9/eval.scm"
wrote `ice-9/eval.go'

これが出てきたら、gdb機能付きのguileは完成している。下記は、guileを作 成する主要部分だ。最終成果物は、libguile/.libs/guileに有る。

libtool: link: cc -shared  -fPIC -DPIC -o .libs/libguile-3.0.so.7.0  .libs/libg\
uile_3.0_la-alist.o .libs/libguile_3.0_la-array-handle.o .libs/libguile_3.0_la-\
array-map.o ....

/bin/sh ../libtool  --tag=CC   --mode=link cc -I/usr/local -I/usr/local/include\
 -pthread -Wall -Wmissing-prototypes -Wpointer-arith -fno-strict-aliasing -fwra\
pv -fvisibility=hidden -I/usr/local/include -g -flto -I/usr/local -I/usr/local/\
include -pthread  -o guile guile-guile.o libguile-3.0.la -lm

libtool: link: cc -I/usr/local -I/usr/local/include -Wall -Wmissing-prototypes \
-Wpointer-arith -fno-strict-aliasing -fwrapv -fvisibility=hidden -I/usr/local/i\
nclude -g -flto -I/usr/local -I/usr/local/include -o .libs/guile guile-guile.o \
 -L./.libs -lguile-3.0 -L/usr/local/lib -lgc -lffi -lintl -lunistring -liconv -\
lgmp -lm -pthread -Wl,-rpath,/usr/local/lib

libtoolの気紛れで、/usr/local/lib/libguile-3.0.so.7.0になってたので、 これを所定の場所に置けばOK。

libtool - コマンド (プログラム) の説明

libtool in Qiita

libtool --mode=execute gdb main

こういう使い方もできるとな。

(fib 40)を実行させておいて、そのguileにgdbをアッタチすると言う技を使っ て、流れを追跡。下記の様にスレッドが2個作成されていた。

(gdb) info threads
  Id   Target Id         Frame
   1    thread 554302     _thread_sys_read () at /tmp/-:2
 * 2    thread 529496     0x0f301310 in scm_integer_add_ii (x=2, y=1) at integers.c:2842

thread 1の方はガベコレ用みたい。

(gdb) bt 6
#0  _thread_sys_read () at /tmp/-:2
#1  0x04f20ec6 in _libc_read_cancel (fd=7, buf=0x5836668c, nbytes=1) at /usr/src/lib/libc/sys/w_read.c:27
#2  0x0f2e231d in read_finalization_pipe_data (data=0x5836668c) at finalizers.c:215
#3  0x0c53572a in GC_do_blocking_inner () from /usr/local/lib/libgc.so.6.0
#4  0x0c529772 in GC_with_callee_saves_pushed () from /usr/local/lib/libgc.so.6.0
#5  0x0c52fbcc in GC_do_blocking () from /usr/local/lib/libgc.so.6.0
(More stack frames follow...)

thread 2 は、メインスレッドだな。

(gdb) bt
#0  0x0f301310 in scm_integer_add_ii (x=2, y=1) at integers.c:2842
#1  0x0f321d82 in sum (x=0xa, y=0x6) at numbers.c:4922
#2  0x0f321a93 in scm_sum (x=0xa, y=0x6) at numbers.c:5012
#3  0x0f37a9dc in vm_regular_engine (thread=0x681ece00) at ./vm-engine.c:1560
#4  0x0f3781f2 in scm_call_n (proc=0x5e99e020, argv=0xcf7f094c, nargs=1) at vm.c:1615
#5  0x0f2d3048 in scm_primitive_eval (exp=0x68290730) at eval.c:671
#6  0x0f2d312d in scm_eval (exp=0x68290730, module_or_state=0x682816e0) at eval.c:705
#7  0x0f348352 in scm_shell (argc=2, argv=0xcf7f14a4) at script.c:357
#8  0x15789b02 in inner_main (closure=0x0, argc=2, argv=0xcf7f14a4) at guile.c:50
#9  0x0f2f7676 in invoke_main_func (body_data=0xcf7f1428) at init.c:312
#10 0x0f2cc530 in c_body (d=0xcf7f1370) at continuations.c:430
#11 0x0f2d5ad7 in call_thunk (clo=0x6828d2f0) at exceptions.c:91
  :
#22 0x0f2cc4d7 in scm_c_with_continuation_barrier (func=0xf2f7620 <invoke_main_func>, data=0xcf7f1428) at continuations.c:464
#23 0x0f370fec in with_guile (base=0xcf7f13c4, data=0xcf7f13f0) at threads.c:649
#24 0x0c52fb60 in GC_call_with_stack_base () from /usr/local/lib/libgc.so.6.0
#25 0x0f370f20 in scm_i_with_guile (func=0xf2f7620 <invoke_main_func>, data=0xcf7f1428, dynamic_state=0x0) at threads.c:692
#26 0x0f370ebf in scm_with_guile (func=0xf2f7620 <invoke_main_func>, data=0xcf7f1428) at threads.c:698
#27 0x0f2f75c9 in scm_boot_guile (argc=2, argv=0xcf7f14a4, main_func=0x15789ad0 <inner_main>, closure=0x0) at init.c:295
#28 0x15789a9f in main (argc=2, argv=0xcf7f14a4) at guile.c:94

仮想マシンがどう構成されてるか？ 実例を見るのが一番だろう。fibな関数

1  (define (fib n)
2    (if (< n 2) n
3        (+ (fib (- n 1)) (fib (- n 2)))))

これをguileにロードして、逆アセしてみる。

ob$ guile -l fib.scm

scheme@(guile-user)> ,x fib
Disassembly of #<procedure fib (n)> at #x74b500e0:

   0    (instrument-entry 16344)                              at /tmp/fib.scm:1:0
   2    (assert-nargs-ee/locals 2 6)    ;; 8 slots (1 arg)
   3    (make-immediate 7 10)           ;; 2                  at /tmp/fib.scm:2:11
   4    (<? 6 7)                                              at /tmp/fib.scm:2:6
   5    (jl 36)                         ;; -> L2
   6    (static-ref 7 16336)            ;; #f                 at /tmp/fib.scm:3:10
   8    (immediate-tag=? 7 7 0)         ;; heap-object?
  10    (je 9)                          ;; -> L1
  11    (static-ref 7 16317)            ;; #<directory (guile-user) 4dbcc6e0>
  13    (static-ref 5 16321)            ;; fib
  15    (call-scm<-scm-scm 7 7 5 111)   ;; lookup-bound
  17    (static-set! 7 16325)           ;; #f
L1:
  19    (scm-ref/immediate 2 7 1)
  20    (call-scm<-scm-uimm 1 6 1 3)    ;; sub/immediate      at /tmp/fib.scm:3:14
  22    (handle-interrupts)                                   at /tmp/fib.scm:3:9
  23    (call 5 2)
  25    (receive 2 5 8)
  27    (scm-ref/immediate 7 7 1)                             at /tmp/fib.scm:3:24
  28    (call-scm<-scm-uimm 0 6 2 3)    ;; sub/immediate      at /tmp/fib.scm:3:28
  30    (mov 1 7)                                             at /tmp/fib.scm:3:23
  31    (handle-interrupts)
  32    (call 6 2)
  34    (receive 0 6 8)
  36    (call-scm<-scm-scm 7 5 7 0)     ;; add                at /tmp/fib.scm:3:6
  38    (reset-frame 1)                 ;; 1 slot
  39    (handle-interrupts)
  40    (return-values)
L2:
  41    (mov 7 6)
  42    (reset-frame 1)                 ;; 1 slot
  43    (handle-interrupts)
  44    (return-values)

一番左が、命令の格納されてるアドレス。よく見ると飛び飛びになってる所が ある。括弧内は、命令とその引数になる。引数の数も命令によって0個から4個 まで、バラバラである。;; 以降はコメント、場合によっては、対応するファ イル名と行番号、列番号が表示されてて、コードを読む時の良い指標になる。

仮想マシンの説明が下記に載ってる。ちゃんと説明書が公開されてるって、某 Intelみたいだな。命令の種類によって区分けしてあるのも良い方針だ。

9.3.7 Instruction Set

8Bitで命令(オペコード)を指定し、後は引数(オペランド)になる。 オペランドのサイズと個数により、命令長は、変ってくる。 一番短かい命令長は、32Bitだ。これが基本長(1word)になる。命令長は、1か ら4wordまであった。そう言えばインテルの石も、可変長な命令だったね。

レジスターは、IP,SP,FPの3種。JITが有効になると、もう2個のレジスターが 追加されるみたいだ。

ひとつ命令を取り挙げて、どうなってるかソースにあたってみる。 vm-engine.c そして、対象は、

36   (call-scm<-scm-scm 7 5 7 0)     ;; add      at /tmp/fib.scm:3:6

にする。だって、上でgdbした時にひっかかってきたから。

/* call-scm<-scm-scm dst:8 a:8 b:8 IDX:32
 *
 * Call the SCM-returning instrinsic with index IDX, passing the SCM
 * locals A and B as arguments.  Place the SCM result in DST.
 */
VM_DEFINE_OP (52, call_scm_from_scm_scm, "call-scm<-scm-scm", DOP2 (X8_S8_S8_S8, C32))
  {
    uint8_t dst, a, b;
    SCM res;
    scm_t_scm_from_scm_scm_intrinsic intrinsic;

    UNPACK_8_8_8 (op, dst, a, b);
    intrinsic = intrinsics[ip[1]];

    SYNC_IP ();
    res = intrinsic (SP_REF (a), SP_REF (b));
    CACHE_SP ();
    SP_SET (dst, res);

    NEXT (2);
  }

コメントで命令が説明されてる。8Bitの引数3個と、32Bitの引数が1個必要で すとな。だから、全体としては、2wordの命令になりますと(DOP2)。 オペランドを命令の中からデコードする。1word目から、dst,a,bに分離。 2word目から演算の種類。そして、計算を実行して、結果をスタックにセット。 IPを2つ進めて、次の命令に備える。

仮想マシンはC言語のマクロを駆使して記述されている。その核心部分は、下 記の通り。

# define BEGIN_DISPATCH_SWITCH                  \
  vm_start:                                     \
    NEXT_HOOK ();                               \
    op = *ip;                                   \
  switch (op & 0xff)                            \
    {
# define END_DISPATCH_SWITCH                    \
    }
# define NEXT(n)                                \
  do                                            \
    {                                           \
      ip += n;                                  \
      goto vm_start;                            \
    }                                           \
  while (0)
# define VM_DEFINE_OP(opcode, tag, name, meta)  \
  op_##tag:                                     \
  case opcode:
#endif

マクロは展開してなんぼだ。cc -E vm-engine.c しよう。上記は、次のように 展開されてたぞ。

op_call_scm_from_scm_scm: case 52:
  {
    uint8_t dst, a, b;
    SCM res;
    scm_t_scm_from_scm_scm_intrinsic intrinsic;

    do { dst = (op >> 8) & 0xff; a = (op >> 16) & 0xff; b = op >> 24; } while (0);
    intrinsic = intrinsics[ip[1]];

    (&thread->vm)->ip = (ip);
    res = intrinsic ((sp[a].as_scm), (sp[b].as_scm));
    sp = (&thread->vm)->sp;
    (sp[dst].as_scm = res);

    do { ip += 2; goto vm_start; } while (0);
  }

なお、展開されて全体像は、下記のようになってた。

static SCM
VM_NAME (scm_thread *thread)
{
  register uint32_t *ip ;
  register union scm_vm_stack_element *sp ;
  register uint32_t op;
  void **intrinsics = (void**) &scm_vm_intrinsics;

# 297 "vm-engine.c"
  do { ip = (&thread->vm)->ip; sp = (&thread->vm)->sp; } while (0);
  do { ip += 0; goto vm_start; } while (0);
  vm_start: ; op = *ip; switch (op & 0xff) {;
# 311 "vm-engine.c"
  op_halt: case 0:
   :
# 3447 "vm-engine.c"
  op_call_scm_from_scmn_scmn: case 166:
  :
   op_unused_254: case 254:
   op_unused_255: case 255:
    {
      vm_error_bad_instruction (op);
      abort ();
    }
  };
}