Регистрация

[JavaScript, Программирование, Совершенный код] Стек вызовов JavaScript и ещё большая магия

Ответить на тему
Автор Сообщение
news_bot ®

Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286

Создавать темы news_bot ® написал(а)
12-Апр-2021 20:31
Цитировать


В начале апреля на хабре была опубликована статья «JavaScript: Стек вызовов и магия его размера» — её автор пришёл к выводу, что каждый кадр стека занимает (72 + 8 * число_локальных_переменных) байтов: «Получается, что мы посчитали все верно и можем утверждать, что размер пустого ExecutionStack в Chrome равен 72 байтам, а размер коллстэка — чуть меньше одного мегабайта. Отличная работа!»
Для затравки — немного изменим код, использованный AxemaFr для экспериментов:
{let i = 0;
const func = () => {
  i += 1.00000000000001;
  func();
};
try {
  func();
} catch (e) {
  console.log(i);
}}

Вместо 1 теперь на каждом шаге прибавляем чуточку больше, и в результате вместо 13951 получаем 12556.000000000002 — как будто бы в функции добавилась локальная переменная!
Повторим вопросы, которыми задавался Senior Frontend Developer AxemaFr: «Почему же так? Что изменилось? Как понять, посмотрев на функцию, сколько раз она может выполниться рекурсивно?!»
Готовим инструменты
В командной строке Chrome можно передавать аргументы для JS-движка; в частности, можно поменять и размер стека с 984 КБ на любой другой ключом --js-flags=--stack-size=.
Разобраться в том, сколько стека требуется каждой функции, нам поможет ключ --print-bytecode, уже упоминавшийся ранее. Не упоминалось то, что отладочный вывод направляется в stdout, которого у Chrome под Windows тупо нет, потому что он скомпилирован как GUI-приложение. Исправить это несложно: сделайте копию chrome.exe, и в своём любимом hex-редакторе исправьте байт 0xD4 со значения 0x02 на 0x03 (тем, кто с hex-редактором не дружит, этот байт поможет исправить скрипт на Python). Но если вы прямо сейчас читаете эту статью в Chrome, и просто запустите исправленный файл — предположим, что вы назвали его cui_chrome.exe — то откроется новое окно в уже существующем экземпляре браузера, и аргумент --js-flags будет проигнорирован. Чтобы запустить новый экземпляр Chrome, нужно передать ему какую-нибудь новую --user-data-dir:
cui_chrome.exe --no-sandbox --js-flags="--print-bytecode --print-bytecode-filter=func" --user-data-dir=\Windows\Temp

Без --print-bytecode-filter вы утонете в километровых дампах байткода функций, встроенных в Chrome.
После запуска браузера откройте консоль разработчика и введите код, использованный AxemaFr:
{let i = 0;
const func = () => {
  i++;
  func();
};
func()}

Ещё до того, как вы нажмёте на Enter, в консольном окне позади Chrome появится дамп:
[generated bytecode for function: func (0x44db08635355 <SharedFunctionInfo func>)]
Parameter count 1
Register count 1
Frame size 8
36 S> 000044DB086355EE @ 0 : 1a 02 LdaCurrentContextSlot [2]
000044DB086355F0 @ 2 : ac 00 ThrowReferenceErrorIfHole [0]
000044DB086355F2 @ 4 : 4d 00 Inc [0]
000044DB086355F4 @ 6 : 26 fa Star r0
000044DB086355F6 @ 8 : 1a 02 LdaCurrentContextSlot [2]
37 E> 000044DB086355F8 @ 10 : ac 00 ThrowReferenceErrorIfHole [0]
000044DB086355FA @ 12 : 25 fa Ldar r0
000044DB086355FC @ 14 : 1d 02 StaCurrentContextSlot [2]
44 S> 000044DB086355FE @ 16 : 1b 03 LdaImmutableCurrentContextSlot [3]
000044DB08635600 @ 18 : ac 01 ThrowReferenceErrorIfHole [1]
000044DB08635602 @ 20 : 26 fa Star r0
44 E> 000044DB08635604 @ 22 : 5d fa 01 CallUndefinedReceiver0 r0, [1]
000044DB08635607 @ 25 : 0d LdaUndefined
52 S> 000044DB08635608 @ 26 : ab Return
Constant pool (size = 2)
Handler Table (size = 0)
Source Position Table (size = 12)

Как изменится дамп, если строчку i++; заменить на i += 1.00000000000001;?
[generated bytecode for function: func (0x44db0892d495 <SharedFunctionInfo func>)]
Parameter count 1
Register count 2
Frame size 16
36 S> 000044DB0892D742 @ 0 : 1a 02 LdaCurrentContextSlot [2]
000044DB0892D744 @ 2 : ac 00 ThrowReferenceErrorIfHole [0]
000044DB0892D746 @ 4 : 26 fa Star r0
000044DB0892D748 @ 6 : 12 01 LdaConstant [1]
000044DB0892D74A @ 8 : 35 fa 00 Add r0, [0]
000044DB0892D74D @ 11 : 26 f9 Star r1
000044DB0892D74F @ 13 : 1a 02 LdaCurrentContextSlot [2]
37 E> 000044DB0892D751 @ 15 : ac 00 ThrowReferenceErrorIfHole [0]
000044DB0892D753 @ 17 : 25 f9 Ldar r1
000044DB0892D755 @ 19 : 1d 02 StaCurrentContextSlot [2]
60 S> 000044DB0892D757 @ 21 : 1b 03 LdaImmutableCurrentContextSlot [3]
000044DB0892D759 @ 23 : ac 02 ThrowReferenceErrorIfHole [2]
000044DB0892D75B @ 25 : 26 fa Star r0
60 E> 000044DB0892D75D @ 27 : 5d fa 01 CallUndefinedReceiver0 r0, [1]
000044DB0892D760 @ 30 : 0d LdaUndefined
68 S> 000044DB0892D761 @ 31 : ab Return
Constant pool (size = 3)
Handler Table (size = 0)
Source Position Table (size = 12)

Теперь разберёмся, что поменялось и почему.
Исследуем примеры
Все опкоды V8 описаны в github.com/v8/v8/blob/master/src/interpreter/interpreter-generator.cc
Первый дамп расшифровывается так:
LdaCurrentContextSlot [2] ; a := context[2]
ThrowReferenceErrorIfHole [0] ; if (a === undefined)
; throw("ReferenceError: %s is not defined", const[0])
Inc [0] ; a++
Star r0 ; r0 := a
LdaCurrentContextSlot [2] ; a := context[2]
ThrowReferenceErrorIfHole [0] ; if (a === undefined)
; throw("ReferenceError: %s is not defined", const[0])
Ldar r0 ; a := r0
StaCurrentContextSlot [2] ; context[2] := a
LdaImmutableCurrentContextSlot [3] ; a := context[3]
ThrowReferenceErrorIfHole [1] ; if (a === undefined)
; throw("ReferenceError: %s is not defined", const[1])
Star r0 ; r0 := a
CallUndefinedReceiver0 r0, [1] ; r0()
LdaUndefined ; a := undefined
Return

Последний аргумент опкодов Inc и CallUndefinedReceiver0 задаёт feedback slot, в котором для оптимизатора накапливается статистика об использованных типах. На семантику байткода это не влияет, так что нас сегодня совсем не интересует.
Под дампом есть приписка: «Constant pool (size = 2)» — и действительно видим, что в байткоде используются две строки — "i" и "func" — для подстановки в сообщение исключения, когда символы с такими именами undefined. Есть приписка и над дампом: «Frame size 8» — в соответствии с тем, что в функции используется один регистр интерпретатора (r0).
Стековый кадр нашей функции состоит из:
  • единственного аргумента this;
  • адреса возврата;
  • числа переданных аргументов (arguments.length);
  • ссылки на constant pool c используемыми строками;
  • ссылки на context с локальными переменными;
  • ещё трёх указателей, нужных движку; и наконец,
  • места для одного регистра.

Итого 9*8=72 байта, как синьор AxemaFr и вычислил.
Из семи перечисленных слагаемых, теоретически, меняться могут три — число аргументов, наличие constant pool, и число регистров. Что у нас получилось в варианте с 1.00000000000001?
LdaCurrentContextSlot [2] ; a := context[2]
ThrowReferenceErrorIfHole [0] ; if (a === undefined)
; throw("ReferenceError: %s is not defined", const[0])
Star r0 ; r0 := a
LdaConstant [1] ; a := const[1]
Add r0, [0] ; a += r0
Star r1 ; r1 := a
; ...дальше как раньше

Во-первых, прибавляемая константа заняла третье место в constant pool; во-вторых, для её загрузки понадобился ещё один регистр, так что стековый кадр функции вырос на 8 байтов.
Если не использовать в функции именованные символы, то можно обойтись без constant pool. На github.com/v8/v8/blob/master/src/execution/frame-constants.h#L289 описан формат стекового кадра V8 и указано, что когда constant pool не используется, то размер стекового кадра сокращается на один указатель. Как в этом удостовериться? На первый взгляд кажется, что функция, не использующая именованные символы, не может быть рекурсивной; но взгляните-ка:
{let i = 0;
function func() {
  this()();
};
const helper = () => (i++, func.bind(helper));
try {
  helper()();
} catch (e) {
  console.log(i);
}}
[generated bytecode for function: func (0x44db0878e575 <SharedFunctionInfo func>)]
Parameter count 1
Register count 1
Frame size 8
37 S> 000044DB0878E8DA @ 0 : 5e 02 02 00 CallUndefinedReceiver1 <this>, <this>, [0]
000044DB0878E8DE @ 4 : 26 fa Star r0
43 E> 000044DB0878E8E0 @ 6 : 5d fa 02 CallUndefinedReceiver0 r0, [2]
000044DB0878E8E3 @ 9 : 0d LdaUndefined
47 S> 000044DB0878E8E4 @ 10 : ab Return
Constant pool (size = 0)
Handler Table (size = 0)
Source Position Table (size = 8)

Цель — «Constant pool (size = 0)» — достигнута; но переполнение стека, как и раньше, происходит через 13951 вызов. Это значит, что даже когда constant pool не используется, стековый кадр функции всё равно содержит указатель на него.
А удастся ли добиться меньшего размера стекового кадра, чем вычисленное AxemaFr минимальное значение? —да, если внутри функции не использовать ни один регистр:
{function func() {
  this();
};
let chain = ()=>null;
for(let i=0; i<15050; i++)
  chain = func.bind(chain);
chain()}
[generated bytecode for function: func (0x44db08c34059 <SharedFunctionInfo func>)]
Parameter count 1
Register count 0
Frame size 0
25 S> 000044DB08C34322 @ 0 : 5d 02 00 CallUndefinedReceiver0 <this>, [0]
000044DB08C34325 @ 3 : 0d LdaUndefined
29 S> 000044DB08C34326 @ 4 : ab Return
Constant pool (size = 0)
Handler Table (size = 0)
Source Position Table (size = 6)

(При этом цепочка из 15051 вызова уже приводит к «RangeError: Maximum call stack size exceeded».)
Таким образом, вывод синьора AxemaFr о том, что «размер пустого ExecutionStack в Chrome равен 72 байтам», успешно опровергнут.
Уточняем предсказания
Мы можем утверждать, что минимальный размер стекового кадра для JS-функции в Chrome равен 64 байтам. К этому нужно прибавить по 8 байтов за каждый объявленный формальный параметр, ещё по 8 байтов за каждый фактический параметр сверх числа объявленных, и ещё по 8 байтов за каждый использованный регистр. По регистру отводится для каждой локальной переменной, для загрузки констант, для обращения к переменным из внешнего контекста, для передачи фактических параметров при вызовах, и т.д. Точное число использованных регистров по исходному тексту на JS вряд ли возможно определить. Стоит отметить, что интерпретатор JS поддерживает неограниченное число регистров — они не имеют отношения к регистрам процессора, на котором интерпретатор выполняется.
Теперь понятно, почему:
  • добавление неиспользуемого формального параметра (func = (x) => { i++; func(); };) потребляет столько же памяти, как дополнительная локальная переменная;
  • передача необъявленного фактического параметра (func = () => { i++; func(1); };) потребляет вдвое больше памяти, чем дополнительная локальная переменная — потому что для передачи понадобился дополнительный регистр:
    [generated bytecode for function: func (0x44db08e12da1 <SharedFunctionInfo func>)]
    Parameter count 1
    Register count 2
    Frame size 16
    34 S> 000044DB08E12FE2 @ 0 : 1a 02 LdaCurrentContextSlot [2]
    000044DB08E12FE4 @ 2 : ac 00 ThrowReferenceErrorIfHole [0]
    000044DB08E12FE6 @ 4 : 4d 00 Inc [0]
    000044DB08E12FE8 @ 6 : 26 fa Star r0
    000044DB08E12FEA @ 8 : 1a 02 LdaCurrentContextSlot [2]
    35 E> 000044DB08E12FEC @ 10 : ac 00 ThrowReferenceErrorIfHole [0]
    000044DB08E12FEE @ 12 : 25 fa Ldar r0
    000044DB08E12FF0 @ 14 : 1d 02 StaCurrentContextSlot [2]
    39 S> 000044DB08E12FF2 @ 16 : 1b 03 LdaImmutableCurrentContextSlot [3]
    000044DB08E12FF4 @ 18 : ac 01 ThrowReferenceErrorIfHole [1]
    000044DB08E12FF6 @ 20 : 26 fa Star r0
    000044DB08E12FF8 @ 22 : 0c 01 LdaSmi [1]
    000044DB08E12FFA @ 24 : 26 f9 Star r1
    39 E> 000044DB08E12FFC @ 26 : 5e fa f9 01 CallUndefinedReceiver1 r0, r1, [1]
    000044DB08E13000 @ 30 : 0d LdaUndefined
    48 S> 000044DB08E13001 @ 31 : ab Return
    Constant pool (size = 2)
    Handler Table (size = 0)
    Source Position Table (size = 12)
  • изменение в предыдущем примере добавляемого значения на 1.00000000000001 не влияет на размер стекового кадра — потому что один и тот же r1 используется и для загрузки константы, и для передачи фактического параметра.


оригинал
 ===========
 Источник:
habr.com
===========
Похожие новости: Теги для поиска: #_javascript, #_programmirovanie (Программирование), #_sovershennyj_kod (Совершенный код), #_javascript, #_magija (магия), #_programmirovanie (программирование), #_rassledovanija (расследования), #_blog_kompanii_maklaud (
Блог компании Маклауд
), #_javascript, #_programmirovanie (
Программирование
), #_sovershennyj_kod (
Совершенный код
)
Профиль  ЛС 
Показать сообщения:     
Ответить на тему

Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы

Текущее время: 22-Ноя 19:09
Часовой пояс: UTC + 5