Parrot - 快速指南
What is Parrot
当我们将程序提供给传统的Perl时，它首先被编译成内部表示或字节码; 然后将这个字节码送入Perl中几乎独立的子系统进行解释。 因此，Perl的操作有两个不同的阶段:
编译为字节码和
解释字节码。
这不是Perl独有的。 遵循此设计的其他语言包括Python，Ruby，Tcl甚至Java。
我们还知道有一个Java虚拟机（JVM）是一个独立于平台的执行环境，它将Java字节码转换为机器语言并执行它。 如果您了解这个概念，那么您将了解Parrot。
Parrot是一个虚拟机，旨在有效地编译和执行解释语言的字节码。 Parrot是最终Perl 6编译器的目标，用作Pugs的后端，以及各种其他语言，如Tcl，Ruby，Python等。
Parrot是用最流行的语言“C”编写的。
Parrot Installation
在我们开始之前，让我们下载最新的Parrot副本并将其安装在我们的机器上。
Parrot下载链接可在Parrot CVS Snapshot中找到 。 下载最新版本的Parrot并按照以下步骤进行安装:
解压缩并解压缩下载的文件。
确保您的计算机上已安装Perl 5。
现在执行以下操作:
% cd parrot
% perl Configure.pl
Parrot Configure
Copyright (C) 2001 Yet Another Society
Since you're running this script, you obviously have
Perl 5 -- I'll be pulling some defaults from its configuration.
...
然后，系统会询问您有关本地配置的一系列问题; 你几乎总能按每一个回报/输入。
最后，您将被告知键入 - make test_prog, Parrot将成功构建测试解释器。
现在你应该进行一些测试; 所以输入'make test'，你应该看到如下的读数:
perl t/harness
t/op/basic.....ok,1/2 skipped:label constants unimplemented in
assembler
t/op/string....ok, 1/4 skipped: I'm unable to write it!
All tests successful, 2 subtests skipped.
Files=2, Tests=6,......
当你读到这个时，可能会有更多的测试，其中一些跳过可能不会跳过，但要确保它们都不会失败！
一旦安装了parrot可执行文件，您可以查看Parrot“Examples”部分中给出的各种类型的示例。 您还可以查看parrot存储库中的examples目录。
Parrot Instructions Format
Parrot目前可以接受以四种形式执行的指令。 PIR（Parrot Intermediate Representation）旨在由人编写并由编译器生成。 它隐藏了一些低级细节，例如参数传递给函数的方式。
PASM（Parrot Assembly）是一个低于PIR的级别 - 它仍然是人类可读/可写的并且可以由编译器生成，但作者必须处理诸如调用约定和寄存器分配之类的细节。 PAST（Parrot抽象语法树）使Parrot能够接受抽象语法树样式输入 - 对编写编译器的人很有用。
所有上述形式的输入都在Parrot内自动转换为PBC（Parrot Bytecode）。 这很像机器代码，但是Parrot解释器可以理解。
它不是人类可读的或人类可写的，但与其他形式不同，执行可以立即开始而无需组装阶段。 Parrot字节码与平台无关。
指令集
Parrot指令集包括算术和逻辑运算符，比较和分支/跳转（用于实现循环，如果...然后构造等），查找和存储全局变量和词法变量，使用类和对象，调用子例程和方法与他们的参数，I/O，线程等。
Garbage Collection in Parrot
与Java虚拟机一样，Parrot也让您免于担心内存解除分配。
Parrot提供垃圾收集。
Parrot程序不需要明确释放内存。
分配的内存将在不再使用时释放，即不再引用。
Parrot垃圾收集器定期运行以处理不需要的内存。
Parrot Datatypes
Parrot CPU有四种基本数据类型:
IV
整数类型; 保证足够宽以容纳指针。
NV
独立于体系结构的浮点类型。
STRING
一种抽象的，与编码无关的字符串类型。
PMC
一个标量。
前三种类型几乎是不言自明的; 最终类型 - Parrot魔法饼干，稍微难以理解。
什么是PMC？
PMC代表Parrot Magic Cookie。 PMC表示任何复杂的数据结构或类型，包括聚合数据类型（数组，哈希表等）。 PMC可以对其执行的算术，逻辑和字符串操作实现自己的行为，允许引入特定于语言的行为。 PMC可以内置到Parrot可执行文件中，也可以在需要时动态加载。
Parrot Registers
当前的Perl 5虚拟机是一台堆栈机器。 它通过将操作保持在堆栈上来传递操作之间的值。 操作将值加载到堆栈上，执行他们需要执行的操作并将结果放回堆栈。 这很容易使用，但速度很慢。
要将两个数字相加，您需要执行三次堆栈推送和两次堆栈弹出。 更糟糕的是，堆栈必须在运行时增长，这意味着在您不想分配内存时分配内存。
因此，Parrot将打破虚拟机的既定传统，并使用寄存器架构，更类似于真实硬件CPU的架构。 这有另一个好处。 我们可以使用所有现有的文献来介绍如何为我们的软件CPU编写基于寄存器的CPU的编译器和优化器！
Parrot为每种类型提供专业寄存器:32个IV寄存器，32个NV寄存器，32个字符串寄存器和32个PMC寄存器。 在Parrot汇编程序中，它们分别命名为I1 ... I32，N1 ... N32，S1 ... S32，P1 ... P32。
现在让我们看看一些汇编程序。 我们可以使用set运算符设置这些寄存器:
set I1, 10
set N1, 3.1415
set S1, "Hello, Parrot"
所有Parrot操作都具有相同的格式:运算符的名称，目标寄存器，然后是操作数。
Parrot Operations
您可以执行各种操作。 例如，我们可以打印出寄存器或常量的内容:
set I1, 10
print "The contents of register I1 is: "
print I1
print "\n"
以上说明将导致The contents of register I1 is: 10
我们可以对寄存器执行数学运算:
# Add the contents of I2 to the contents of I1
add I1, I1, I2
# Multiply I2 by I4 and store in I3
mul I3, I2, I4
# Increment I1 by one
inc I1
# Decrement N3 by 1.5
dec N3, 1.5
我们甚至可以执行一些简单的字符串操作
set S1, "fish"
set S2, "bone"
concat S1, S2 # S1 is now "fishbone"
set S3, "w"
substr S4, S1, 1, 7
concat S3, S4 # S3 is now "wishbone"
length I1, S3 # I1 is now 8
Parrot Branches
代码在没有流量控制的情况下变得有点无聊; 对于初学者来说，Parrot知道分支和标签。 分支op等同于Perl的goto:
branch TERRY
JOHN: print "fjords\n"
branch END
MICHAEL: print " pining"
branch GRAHAM
TERRY: print "It's"
branch MICHAEL
GRAHAM: print " for the "
branch JOHN
END: end
它还可以执行简单的测试以查看寄存器是否包含真值:
set I1, 12
set I2, 5
mod I3, I2, I2
if I3, REMAIND, DIVISOR
REMAIND: print "5 divides 12 with remainder "
print I3
branch DONE
DIVISOR: print "5 is an integer divisor of 12"
DONE: print "\n"
end
这是Perl中的样子，用于比较:
$i1 = 12;
$i2 = 5;
$i3 = $i1 % $i2;
if ($i3) {
print "5 divides 12 with remainder ";
print $i3;
} else {
print "5 is an integer divisor of 12";
}
print "\n";
exit;
Parrot运算符
我们有全系列的数字比较器:eq，ne，lt，gt，le和ge。 请注意，您不能在不同类型的参数上使用这些运算符; 你可能甚至需要将后缀_i或_n添加到op中，告诉它你正在使用什么类型的参数，虽然汇编程序应该为你理解这一点，当你读到它时。
Parrot Programming Examples
Parrot编程与汇编语言编程类似，您有机会在较低级别工作。 以下是编程示例列表，可让您了解Parrot编程的各个方面。
Classic Hello world!
创建一个名为hello.pir的文件，其中包含以下代码:
.sub _main
print "Hello world!\n"
end
.end
然后键入以下命令运行它:
parrot hello.pir
正如所料，这将显示文本'Hello world！' 在控制台上，后跟一个新行（由于\ n）。
在上面的例子中，'。sub_main'声明后面的指令组成了一个名为'_main'的子程序，直到遇到'.end'。 第二行包含打印指令。 在这种情况下，我们调用接受常量字符串的指令的变体。 汇编程序负责决定使用哪种指令变体。 第三行包含'end'指令，该指令使解释器终止。
使用寄存器 (Using Registers)
我们可以修改hello.pir，首先将字符串Hello world！\ n存储在寄存器中，然后将该寄存器与print指令一起使用。
.sub _main
set S1, "Hello world!\n"
print S1
end
.end
这里我们准确说明了要使用的寄存器。 但是，通过用$ S1替换S1，我们可以将选择使用哪个寄存器委托给Parrot。 也可以使用=表示法而不是写入设置指令。
.sub _main
$S0 = "Hello world!\n"
print $S0
end
.end
为了使PIR更具可读性，可以使用命名寄存器。 这些稍后映射到实数编号的寄存器。
.sub _main
.local string hello
hello = "Hello world!\n"
print hello
end
.end
'.local'指令表示只在当前编译单元内（即.sub和.end之间）需要命名寄存器。 以下'.local'是一种类型。 这可以是int（对于I寄存器），float（对于N寄存器），字符串（对于S寄存器），pmc（对于P寄存器）或PMC类型的名称。
平方和 (Summing squares)
此示例介绍了一些更多指令和PIR语法。 以＃开头的行是注释。
.sub _main
# State the number of squares to sum.
.local int maxnum
maxnum = 10
# Some named registers we'll use.
# Note how we can declare many
# registers of the same type on one line.
.local int i, total, temp
total = 0
# Loop to do the sum.
i = 1
loop:
temp = i * i
total += temp
inc i
if i <= maxnum goto loop
# Output result.
print "The sum of the first "
print maxnum
print " squares is "
print total
print ".\n"
end
.end
PIR提供了一些语法糖，使它看起来比装配更高。 例如:
temp = i * i
只是另一种编写更多汇编的方式:
mul temp, i, i
和:
if i <= maxnum goto loop
是相同的:
le i, maxnum, loop
和:
total += temp
是相同的:
add total, temp
通常，每当Parrot指令修改寄存器的内容时，这将是以汇编形式写入指令时的第一个寄存器。
与汇编语言一样，循环和选择是根据条件分支语句和标签实现的，如上所示。 汇编编程是一个使用goto不是一个坏形式的地方！
斐波纳契数 (Fibonacci Numbers)
Fibonacci系列的定义如下:取两个数字，1和1.然后重复将系列中的最后两个数字加在一起，形成下一个数字:1,1,2,3,5,8,13等等。 斐波纳契数fib（n）是该系列中的第n个数。 这是一个简单的Parrot汇编程序，它找到前20个Fibonacci数:
# Some simple code to print some Fibonacci numbers
print "The first 20 fibonacci numbers are:\n"
set I1, 0
set I2, 20
set I3, 1
set I4, 1
REDO: eq I1, I2, DONE, NEXT
NEXT: set I5, I4
add I4, I3, I4
set I3, I5
print I3
print "\n"
inc I1
branch REDO
DONE: end
这是Perl中的等效代码:
print "The first 20 fibonacci numbers are:\n";
my $i = 0;
my $target = 20;
my $a = 1;
my $b = 1;
until ($i == $target) {
my $num = $b;
$b += $a;
$a = $num;
print $a,"\n";
$i++;
}
NOTE:作为一个很好的兴趣点，在Perl中打印Fibonacci系列的最短和最美的方法之一是perl -le'$ b = 1; 打印$ a + = $ b，同时打印$ b + = $ a'。
递归地计算阶乘 (Recursively computing factorial)
在这个例子中，我们定义了一个阶乘函数，并递归地调用它来计算阶乘。
.sub _fact
# Get input parameter.
.param int n
# return (n > 1 ? n * _fact(n - 1) : 1)
.local int result
if n > 1 goto recurse
result = 1
goto return
recurse:
$I0 = n - 1
result = _fact($I0)
result *= n
return:
.return (result)
.end
.sub _main :main
.local int f, i
# We'll do factorial 0 to 10.
i = 0
loop:
f = _fact(i)
print "Factorial of "
print i
print " is "
print f
print ".\n"
inc i
if i <= 10 goto loop
# That's it.
end
.end
我们先来看一下_fact sub。 之前掩盖的一点是为什么子程序的名称都以下划线开头！ 这仅仅是为了表明标签是全局的而不是作用于特定子例程的方式。 这很重要，因为标签随后可见于其他子程序。
第一行.param int n指定此子例程采用一个整数参数，并且我们想要引用它传入的寄存器，名称为n，用于其余的子。
除了读行之外，前面的例子中已经看到了以下大部分内容:
result = _fact($I0)
这条单线PIR实际上代表了几行PASM。 首先，寄存器$ I0中的值被移入适当的寄存器，以便由_fact函数作为整数参数接收。 然后设置其他调用相关寄存器，然后调用_fact。 然后，一旦_fact返回，_fact返回的值将被放入给定名称结果的寄存器中。
在_fact sub的.end之前，.return指令用于确保寄存器中保存的值; 命名结果被放入正确的寄存器中，以便通过调用sub的代码将其视为返回值。
在main中对_fact的调用与在sub _fact本身内对_fact的递归调用的方式相同。 新语法的唯一剩余部分是:main，写在.sub _main之后。 默认情况下，PIR假定执行从文件中的第一个子开始。 可以通过将sub标记为以:main开头来更改此行为。
Compiling to PBC
要将PIR编译为字节码，请使用-o标志并指定扩展名为.pbc的输出文件。
parrot -o factorial.pbc factorial.pir
PIR vs. PASM
通过运行PIR可以将PIR转换为PASM:
parrot -o hello.pasm hello.pir
最后一个例子的PASM如下所示:
_main:
set S30, "Hello world!\n"
print S30
end
PASM不处理寄存器分配或提供对命名寄存器的支持。 它也没有.sub和.end指令，而是在指令开头用标签替换它们。
