jlang-vm

Introduction [English]

A fast virtual machine written by C++.

简介 [Chinese]

这是一个仍处于研究中的 C++ 编写的虚拟机 (虚拟 CPU)。

Windows 下的工程默认支持 VS 2015 及更高版本，如需创建比 VS 2015 更旧版本的 Visual Studio 工程，请自行使用 CMake 创建。代码已在 Linux 的 GCC 4.8.4 和 GCC 6.4.0 下测试并编译通过（2018年12月25日 更新）。

参考文章 / Reference Article

本项目是在下面这篇 知乎 帖子的启发下编写的，该文讨论的核心内容是：如何降低或减少虚拟机（解释器）中的物理 CPU 的流水线停滞问题。

在不使用JIT的前提下，解释器能达到多高的速度呢？

( https://www.zhihu.com/question/300109568 )

测试数据 / Benchmark

测试对象	耗时 (毫秒)
jlang-vm (C++, 64bit)	3750 ms
Java 1.8 (64bit)	4531 ms
C#(Mono, Linux 64bit)	大约 5000 ms
AngelScript 2.31.0 (32bit)	10000+ ms
Lua 5.x	大约 9000 ms
Python 2.7	22000+ ms

1. jlang-vm (64bit) 最快的 v3 版本计算 fibonacci(40) 用时约 3750 毫秒；

2. Java 1.8 (64bit) 关掉 JIT，计算 fibonacci(40) 用时约 4500 毫秒；

3. C#(Mono, Linux 64bit) 计算 fibonacci(40) 用时约 5000+ 毫秒，由于是不同系统下测试的结果，耗时为大致估算，详细请看后面的 C# 版 Fibonacci Test 小节；

4. AngelScript 2.31.0 (32bit) 计算 fibonacci(40) 用时约 10000+ 毫秒；

5. Lua 5.4：在我的 AMD Ryzen 1700X 台式机上测的，用时 9.759 秒，大概相当于 Intel i5-4310M 笔记本上 9000 毫秒左右；

6. Python 2.7 计算 fibonacci(40) 用时约 22000+ 毫秒；

注：以上数据均为笔记本电脑 Intel i5-4310M (DDR3 1866 MHz) 上测试的结果。

操作系统：Windows 10 64-bit，编译环境：VC 2015 update 3。

为什么要手动输入 Fibonacci 的参数 n ?

因为很多语言如果不从外部输入，直接把 n 写在代码里，会被优化成常量输出，就失去了测试的意义。

所以在所有语言的测试中，都统一使用手动输入参数 n 。

在 Linux 下编译 jlang-vm / Compile on Linux

1. 先切换到本仓库所在的目录，使用 CMake 生成 makefile，最后使用 make 编译，如下：

   cd {your_jlang-vm_dir}
   cmake .
   make

2. 运行 jlang-vm 测试：

   .\jlang-cm

python 版 / python version

1. 在 Linux 下：

   cd ./python
   ./run.sh

2. 在 Windows 下：

   cd .\python
   run.bat

3. 或者手动选择 python 版本，如下：

   cd ./python
   python2 ./fibonacci/fibonacci.py
   python3 ./fibonacci/fibonacci.py

Java 版 / Java version

1. 在 Linux 下：

   cd ./java/Fibonacci
   ./run.sh

2. 在 Windows 下：

   cd .\java\Fibonacci
   run.bat

3. 运行效果：

   Input a number (n = 1-40): ? 40
   
   fibonacci(40) = 102334155
   
   elapsed time: 4531 ms.

4. run.sh 的内容如下：

   #!/bin/bash
   # 编译源代码
   javac ./src/net/i77soft/algorithm/Program.java
   
   cd ./src/
   # -Xint 表示禁用 JIT
   java -Xint net.i77soft.algorithm.Program

5. JDK 1.8 的安装方法：

   sudo apt-get install openjdk-8-jdk

C# 版 / C# version

由于 Visual Studio 的 C# 中找不到有效的关闭 JIT 并开启纯解释执行模式的方法。纯解释器模式只有 Mono（C# 的克隆版）才支持，但 Mono 我只在 Linux 下安装过，Windows 下没尝试过。

1. 如何在 Linux 下的 Mono 测试 Fibonacci（Mono 的安装方法请自行百度）：

   cd ./csharp/Fibonacci
   ./run.sh

2. run.sh 文件的内容如下：

   #!/bin/bash
   
   mcs ./mono/Fibonacci.cs
   mono --interpreter ./mono/Fibonacci.exe

由于测试机器的 CPU 物理性能跟对比的笔记本不一样，且不是 Windows 环境，

不方便对比，但比同机器同系统下的 Java 版相比，略慢。