Resenha do ArtigoResenha do Artigo

Implementing lazy functional Implementing lazy functional languages on stock languages on stock hardware: the Spineless hardware: the Spineless Tagless G-Machine Tagless G-Machine (Parte I)(Parte I)Monique L. B. Monteiro

{mlbm}@cin.ufpe.br

(Simon L. Peyton Jones}

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Essência do ArtigoEssência do Artigo• Propor um modelo otimizado e Propor um modelo otimizado e

simplificado de compilação de simplificado de compilação de linguagens funcionaislinguagens funcionais

• Expor em detalhes o funcionamento Expor em detalhes o funcionamento da da Spineless Tagless G-MachineSpineless Tagless G-Machine

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Relevância para o HS.NETRelevância para o HS.NET• Entender o modelo básico de Entender o modelo básico de

compilação utilizado pelo GHCcompilação utilizado pelo GHC

• Promover maior intimidade com a Promover maior intimidade com a compilação de linguagens funcionais compilação de linguagens funcionais em geralem geral

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STG – Visão geralSTG – Visão geral• Máquina abstrata projetada para Máquina abstrata projetada para

linguagens linguagens funcionais não estritas de funcionais não estritas de alta ordemalta ordem

• Utiliza uma linguagem intermediária Utiliza uma linguagem intermediária funcionalfuncional – – STG LanguageSTG Language

• C como linguagem alvoC como linguagem alvo• EficienteEficiente• Linguagens Linguagens fortemente tipadasfortemente tipadas, ,

puramente funcionais puramente funcionais e e lazylazy

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Compilação de HaskellCompilação de Haskell

Várias transformações...Source.hs Source.hc Source.stg Source.c

Alternativas de Alternativas de ImplementaçãoImplementação

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ImplementaçãoImplementação• Combinação de várias outras técnicasCombinação de várias outras técnicas• Origens em técnicas de redução de Origens em técnicas de redução de

grafosgrafos• Representação deRepresentação de

– Funções-valorFunções-valor– DadosDados– Expressões não avaliadasExpressões não avaliadas– Aplicação de funçõesAplicação de funções– Estruturas Estruturas casecase em dados de tipos em dados de tipos

algébricosalgébricos

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ClosuresClosures• Objetos do heapObjetos do heap

– Head normal form Head normal form (ou (ou valoresvalores))– Objetos não avaliados (Objetos não avaliados (thunksthunks))

• Head Normal formHead Normal form– Função-valorFunção-valor– DadosDados

• Normal FormNormal Form– Não contém thunksNão contém thunks

Closures

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FunçõesFunções

Variáveis LivresCódigo

- Computação “suspensa”- Computação “suspensa”

- Bloco de código compartilhado- Bloco de código compartilhado

- Denominado - Denominado closureclosure

- Para - Para entrar entrar na closure: ponteiro de ambiente na closure: ponteiro de ambiente aponta para a mesma aponta para a mesma

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ThunksThunks• Computação “suspensa”Computação “suspensa”• Representados por closuresRepresentados por closures• Atualizados na primeira avaliaçãoAtualizados na primeira avaliação• Não são aplicações parciaisNão são aplicações parciais• Não são construtoresNão são construtores

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AtualizaçõesAtualizações• Naïve reduction modelNaïve reduction model

– Atualiza após cada reduçãoAtualiza após cada redução– Um thunk pode ser atualizado com outro: Um thunk pode ser atualizado com outro:

atualização repetidaatualização repetida

• Cell model (Modelo de célula)Cell model (Modelo de célula)– FlagFlag de status de status – Já foi avaliado: retorna o valorJá foi avaliado: retorna o valor– Não foi avaliado: “entra”, calcula o valorNão foi avaliado: “entra”, calcula o valor– Código chamador atualiza o valor e a flagCódigo chamador atualiza o valor e a flag

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AtualizaçõesAtualizações• Self-updating model (Auto-atualização)Self-updating model (Auto-atualização)

– Utilizado pela STGUtilizado pela STG– Atualização feita pelo código interno ao Atualização feita pelo código interno ao

thunkthunk– Valor é computado e atualizado OU Valor é computado e atualizado OU

simplesmente simplesmente retornadoretornado– Valor pode ser representado por indireçãoValor pode ser representado por indireção– Não Não há testeshá testes– Deve possuir ponteiro para códigoDeve possuir ponteiro para código

• Nem sempre a atualização precisa ser Nem sempre a atualização precisa ser feita!feita!

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Atualização: ExemploAtualização: Exemplo• Modelo de auto-atualizaçãoModelo de auto-atualização

Código

Variáveis Livres

Antes de atualizar

Depois de atualizar (valor pequeno)

TailHead

Código do Cons

Depois de atualizar (valor grande)

Código de indireção

Valor

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Atualização: ExemploAtualização: Exemplo• Modelo de célulaModelo de célula

0

Código

Variáveis Livres

Antes de atualizar Depois de atualizar

1 Valor

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Aplicação de FunçõesAplicação de Funções• CurrificaçãoCurrificação

– Tipo de Tipo de ff pode ser pode ser a -> (b -> a)a -> (b -> a)

(f 1 2)(f 1 2) = = ((f 1) 2)((f 1) 2)

(map (f 1) xs)(map (f 1) xs)

f x y = x

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Aplicação da FunçõesAplicação da Funções• Modelo Modelo eval-applyeval-apply

– Funcao é Funcao é avaliadaavaliada– Argumentos são avaliadosArgumentos são avaliados– Valor-função é aplicado ao argumentoValor-função é aplicado ao argumento– Avaliação trivial para funções conhecidasAvaliação trivial para funções conhecidas

• Modelo Modelo push-enter push-enter (STG, G-machine, (STG, G-machine, TIM)TIM)– Baseado em redução de grafoBaseado em redução de grafo– Coloca-se o argumento na pilha de avaliaçãoColoca-se o argumento na pilha de avaliação– Tail-call (ou entra) a funçãoTail-call (ou entra) a função– Não há “return”Não há “return”

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Modelo push-enterModelo push-enter• Adequado para uso de funções Adequado para uso de funções

currificadascurrificadas

• Os 3 argumentos são empilhadosOs 3 argumentos são empilhados

apply f x y z = f x y z

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Modelo push-enterModelo push-enter• Não há alocação explícita de quadros de Não há alocação explícita de quadros de

ativaçãoativação• Pilha de avaliação contígua ao invés de Pilha de avaliação contígua ao invés de

lista ligada de quadros alocados na heaplista ligada de quadros alocados na heap• Melhor performance (localidade Melhor performance (localidade

espacial)espacial)• Outra alternativa: Outra alternativa: v,Gv,G-machine-machine

– Espaço de trabalho alocado em cada closureEspaço de trabalho alocado em cada closure– Mal uso de espaçoMal uso de espaço– Aplicação parcial: cópia dos argumentos para Aplicação parcial: cópia dos argumentos para

a closure da aplicaçãoa closure da aplicação– Espaço alocado pode não ser suficienteEspaço alocado pode não ser suficiente

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Tipos AlgébricosTipos Algébricos• Compiladores implementam tipos Compiladores implementam tipos

built-inbuilt-in de forma “mágica” de forma “mágica”– Pior performance para tipos algébricos Pior performance para tipos algébricos

definidos pelo usuáriodefinidos pelo usuário

• Mecanismo genérico para compilação Mecanismo genérico para compilação de tipos algébricos deveria ser de tipos algébricos deveria ser eficiente para tipos built-in!eficiente para tipos built-in!

• Compilação de expressões Compilação de expressões casecase

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