[tamarin系列之5] 植入本地方法实现

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    上回书说道，如何在tamarin项目的shell中加入定制AS3代码，下面我们接着上回的说。这次，我们将要设计并使用本地代码。

    1、修改shell子项目

          这次让我们关注tamarin-tracing/shell这个目录。

          上次简单地说道tamarin-tracing/shell/shell.py可以构建shell编译的相关C++和abc文件，这次我们来深入看看shell这个项目。

          打开tamarin-tracing/shell/shell.py，我们看fullas3这个方法

1. def fullas3():
2.      print
3.      print "Building Full AS3"
4.       # compile builtins 
5.      os.system(asc+fullconfig+" -d -abcfuture -import ../core/builtin_full.abc -builtin -out shell main.as shell.as fib.as ../extensions/Dictionary.as Endian.as "+zlibfiles+" Domain.as ByteArray.as")
6.       # run optimizer 
7.      os.system(abcopt+" ../core/builtin_full.abc shell.abc >shell_full.out")
8.      os.system("tail -3 shell_full.out")
9.      mv("shell.abc", "shell_full_orig.abc")
10.      mv("shell.abc2", "shell_full.abc")
11.      mv("shell.cpp2", "shell_full.cpp")
12.      mv("shell.h2", "shell_full.h")
13.      rm("shell.cpp")
14.      rm("shell.h")

        一般我们编译都是用full这个配置来编译，比如builtin_full和shell_full，因为full包含了更全的内容。关于full的配置，从变量fullconfig="-config CONFIG::Full=true"来区分编译内容，具体内容全部放在as文件中， 写法如下：

1.          CONFIG::Full
2.          private static function _join(o, sep):String {
3.              var s:String = (sep === undefined) ? "," : String(sep);
4.              var out:String = "";
5.              for (var i:uint = 0, n:uint=o.length; i < n; i++){
6.                  var x = o[i];
7.                  if (x != null)
8.                      out += x;
9.                  if (i+1 < n)
10.                      out += s;
11.              }
12.              return out;
13.          }

          这样编译通过-config CONFIG::Full=true或false来决定这个_join是否要参与AS3编译成c++或abc代码，这些代码的头定义最终织入到shell_full.h和builtin_full.h或shell_min.h和builtin_min.h中。

          从shell文件夹和core文件夹中的文件可以看出，文件命名规则是这样的：

          以Number类为例，则有Number.as、NumberClass.cpp、NumberClass.h。

          然后，让我们看看make编译shell的关键操作流程：

          1、shell.py脚本会利用asc.jar中的macromedia.asc.embedding.ScriptCompiler先来编译这些as，然后生成的头全部放入shell_full.h或shell_min.h中（编译core项目生成builtin_full.h道理与之相同）

          2、然后根据生成的h和cpp文件在shell文件夹的manifest.mk中编译（.net是在avmplus_9.vcproj项目文件中）

          这跟之前提到的一样，先shell.py再make项目的做法相吻合。

       2、制作native method

          为了便于诠释，我们跟《Implementing Native Methods in Tamarin 》文章一样，采用以斐波那契数列为例。关于这篇文章，感兴趣的朋友请看http://www.bluishcoder.co.nz/2008/02/implementing-native-methods-in-tamarin.html

我们首先建立一个fib.as:

1. package testing {
2.    public function fib(n) {
3.      if(n <= 1)
4.        return 1;
5.      else
6.        return fib(n-1) + fib(n-2);
7.    }
8.    public native function fib2(n:int):int;
9. } 

          我们一口气建立了两个fib函数，一个是as3实现，另一个使用了native method，转入本地代码实现。这样便于我们去对比参考。

         然后我们去修改shell.py，在fullas3方法中加入我们要实现的这个fib.as让其参与编译：

 os.system(asc+fullconfig+" -d -abcfuture -import ../core/builtin_full.abc -builtin -out shell main.as shell.as fib.as ../extensions/Dictionary.as Endian.as "+zlibfiles+" Domain.as ByteArray.as")

         然后系统生成了shell_full.h，我们可以看到已经有fib2方法的头产生：

1. struct null_fib2_args {
2.      public: ScriptObjectp /**//*global0*/ self;
3.      private: int32_t self_pad;
4.      public: int32_t n;
5.      private: int32_t n_pad;
6.      public: StatusOut* status_out;
7. };
8. AVMPLUS_NATIVE_METHOD_DECL(int32_t, null_fib2)

         分别为一个结构体和一个宏。

         然后我们实现这个fib2，fibimpl.cpp：

1. #include "avmshell.h"
2. #include 
3.   namespace avmshell {
4.    int32_t native_fib(int32_t n) {
5.      if(n <= 1)
6.        return 1;
7.      else
8.        return native_fib(n-1)+native_fib(n-2);
9.    }
10.     AVMPLUS_NATIVE_METHOD(int32_t, null_fib2)  {
11.      return native_fib(args->n);
12.    }
13.  } 

         我们的实现中的宏定义为： 

1. #define AVMPLUS_NATIVE_METHOD(ret, name)
2.     ret FASTCALL name (const name##_args* args) /**//* no semi */

         在fibimpl.cpp中也就相当于：

1.   int32_t FASTCALL null_fib2 (const null_fib2_args* args) /**//**//**//* no semi */
2.   {
3.      return native_fib(args->n);
4.   }

          这样shell调用fib2就相当于调用null_fib2，null_fib2又相当于调用native_fib(args->n)，args就是结构体指针null_fib2_args。

         这种调用在tamarin里很常见，他们也具有一定的命名规则，如上一章在shell.as内有一个exit方法：

1. package avmplus  {
2.      public class System {
3.          public native static function exit(status:int):void
4.                                              ………………

          对应的SystemClass.cpp中就有：

1. AVMPLUS_NATIVE_METHOD(void, avmplus_System_exit) {
2.     ::exit(args->status);
3. }

          命名规则是：包_类_方法。因为是public的所以没有表示范围

          在这个System类内还有_exec方法，那么它的宏是：          

AVMPLUS_NATIVE_METHOD(int32_t, avmplus_System_private__exec)

        命名规则是：包_类_作用域_方法名。

        注意，我们并没有准寻[foo].as、[foo]Class.cpp、[foo]Class.h这一命名规则，这说明这规则是编码规范而已。

         然后，我们修改shell文件夹下的manifest.mk，在编译路径中加入这个fibimpl.cpp：

1. shell_CXXSRCS := $(shell_CXXSRCS)
2. $(curdir)/avmshell.cpp
3. $(curdir)/ByteArrayGlue.cpp
4. $(curdir)/ConsoleOutputStream.cpp
5. $(curdir)/DataIO.cpp
6. $(curdir)/DebugCLI.cpp
7. $(curdir)/DomainClass.cpp
8. $(curdir)/FileClass.cpp
9. $(curdir)/FileInputStream.cpp
10. $(curdir)/SystemClass.cpp
11. $(curdir)/fibimpl.cpp
12. $(curdir)/../extensions/DictionaryGlue.cpp
13. $(NULL)

         然后我们make编译项目，注意上一篇提到的Atom BUG问题，这里不再赘述。

        假设新的build的shell叫build2，区别与之前的build。在build2/shell目录下，制作fibtest.as和fibtest2.as：

1. $ cat fibtest.as
2.  import testing.*;
3.  print("fib 30 = " + fib(30));
5. $ cat fibtest2.as
6.  import testing.*;
7.  print("fib 30 = " + fib2(30));

         分别测试基于as3的fib和基于native method的fib2：

1. $ ./shell/avmshell -lifespan fibtest.abc
2.  fib 30 = 1346269
3.  Run time was 2390 msec = 2.39 sec
5. $ ./shell/avmshell -lifespan fibtest2.abc
6.  fib 30 = 1346269
7.  Run time was 443 msec = 0.44 sec
9. $ ./shell/avmshell -lifespan -interp fibtest.abc
10.  fib 30 = 1346269
11.  Run time was 129007 msec = 129.01 sec
13. $ ./shell/avmshell -lifespan -interp fibtest2.abc
14.  fib 30 = 1346269
15.  Run time was 329 msec = 0.33 sec 

         发现native method明显快于as3 mathod（这是当然的，呵呵）

        好了，我们诠释了《Implementing Native Methods in Tamarin 》一文，实践了fib2这个方法的从无到有的过程。

        2、关于Atom的BUG

        这两章一直有提到这个AVMPLUS_NATIVE_METHOD_DECL(Atom, ……)出错的问题。我们就在这节由这个问题引出更深层次的东西。

        首先我们看AVMPLUS_NATIVE_METHOD_DECL的定义： 

1.     #define AVMPLUS_NATIVE_METHOD_DECL(ret, name)
2.           enum { k_NativeRetType_##name = NativeRetType_##ret } ; 
3.           extern ret FASTCALL name (const name##_args* args);    /**//* semi required here */

        可以看到这个宏做两件事情，一件是用来做enum返回类型的定义，另一个是做extern方法定义，如：

        AVMPLUS_NATIVE_METHOD_DECL(bool, avmplus_File_private__write)，解析成：

       enum { k_NativeRetType_avmplus_File_private__write = NativeRetType_bool }

       extern bool FASTCALL avmplus_File_private__write(const avmplus_File_private__write_args* args)

       而native method的返回类型如下：

1.     typedef uint64_t BoxReturnType;
2.       // a little syntactic sugar for mapping C++ ret types into a useful enum
3.      enum NativeRetType {
4.          NativeRetType_ScriptObjectp,
5.          NativeRetType_bool,
6.          NativeRetType_int32_t,
7.          NativeRetType_uint32_t,
8.          NativeRetType_Namespacep,
9.          NativeRetType_double,
10.          NativeRetType_BoxReturnType,
11.          NativeRetType_Stringp,
12.          NativeRetType_void
13.      };

       而且，对应的shell_full.h里就有对应的结构体：

1. struct avmplus_File_private__write_args {
2.      public: ScriptObjectp /**//*File$*/ classself;
3.      private: int32_t classself_pad;
4.      public: Stringp filename;
5.      private: int32_t filename_pad;
6.      public: Stringp data;
7.      private: int32_t data_pad;
8.      public: StatusOut* status_out;
9. }; 

       这个结构体是是对应的as文件用shell.py生成的，就像刚才我们生成null_fib2_args一样。

      这样，这一个PY脚本工具生成的宏就把整个的native method定义流程和结构串在了一起。

      Atom的产生原因是定义as文件时返回了不明确的类型，比如Object类型或*类型。Atom的定义如下：

1.   // NOTE, for the new native-method glue to work properly,
2.   // Atom must be a unique type, NOT an alias onto int, intptr_t, etc.
3.   // Please use the atomPtr, atomKind, etc functions in AtomConstants.h to
4.   // operate on them.
6.   typedef struct Atom_*  Atom;

      说明单是Atom是个抽象的不能使用的类型，而且，建议使用的是atomPtr和atomKind，而atomPtr又是#define atomPtr(a)  ((void*)(uintptr_t(a) & ~7))，7为atomKind的enum数量，uintptr_t返回的是uint64_t。

     为什么要用NativeRetType_BoxReturnType来替换呢，因为在解释器Interpreter.cpp里，处理NativeRetType_BoxReturnType为：

1. case NativeRetType_BoxReturnType:
2.       // remember: plain object and any-typed values are handled as Box, not SO*
3.      result.q = (*NativeMethodProc_BoxReturnType(f))(argv);
4.      break; 

     可以看出，BoxReturnType为plain object（即Object基类型）和任何被类型化的值。所以换为BoxReturnType就不会出问题了。

今天详细地介绍了如何制作本地方法，并深入了解本地方法的来龙去脉和核心宏方法。

下面，我们将深入到源代码内部去看看tamarin的运作机制，并且将介绍其他子项目的功能和内容。精彩不容错过呦

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最近特别忙，就没空出时间继续研究。不过以后会补上进度的。