Coins Java - Bytecode Mapping

バイトコードマッピング

バイトコードからC言語への1対1のマッピングを行う
- HIRとCは似ているため、このフェーズを行う

TODO

目処が立っていないもの
- athrow
- return系全部(HIRについての調査が必要)
チェックしていないもの
- jsr, jsr_w
- ret

共通マクロ

nullチェックマクロ

#define CHECK_NULL(obj) if (!obj) (例外)

これに関してはセグメント違反で拾えるかもしれない

boundsチェックマクロ

#define CHECK_BOUNDS(ar, i) if (ARRAY_LENGTH(ar) >= i) (例外)

配列の長さを取得するマクロ

#define ARRAY_LENGTH(ar) (*(int *)((void *)array + 1))

配列の本体を取得するマクロ

#define ARRAY_BODY(ar) ((void *)((int *)((void *)array + 1) + 1))

定数処理

aconst_null

ivar = (void *)0;

iconst_<n>, bipush n, sipush n, ldc (int), ldc_w (int)

ivar = n;

lconst_<l>, ldc2_w (long)

lvar = l;

fconst_<f>, ldc (float), ldc_w (float)

fvar = f;

dconst_<d>, ldc2_w (double)

dvar = d;

ldc (String), ldc_w (String)

avar = String::intern(_Jv_NewStringUTF(文字列));

UTFではなくLatin1の場合、_Jv_NewStringLatin1を使うべきかも知れない
internはmangle後に_ZN4java4lang6String6internEvになる
gcjはコンスタントプールを使って解決していた。そちらも調べてみる。

ローカル変数の処理

iload n, iload_<n>

ivar = ivar_n;

lload n, lload_<n>

lvar = lvar_n;

fload n, fload_<n>

fvar = fvar_n;

dload n, dload_<n>

dvar = dvar_n;

aload n, aload_<n>

avar = avar_n;

istore n, istore_<n>

ivar_n = ivar;

lstore n, lstore_<n>

lvar_n = lvar;

fstore n, fstore_<n>

fvar_n = fvar;

dstore n, dstore_<n>

dvar_n = dvar;

astore n, astore_<n>

avar_n = avar;

算術演算

Tadd

Tvar1 += Tvar2;

Tsub

Tvar1 -= Tvar2;

Tmul

Tvar1 *= Tvar2;

idiv

_Jv_divI(ivar1, ivar2);

ldiv

_Jv_divJ(lvar1, lvar2);

fdiv, ddiv

Tdiv1 /= Tdiv2;

irem

_Jv_remI(ivar1, ivar2);

lrem

_Jv_remJ(lvar1, lvar2);

frem, drem

__ieee754_fmod(Tvar1, Tvar2);

Tneg

Tvar = -Tvar;

ishl

ivar1 <<= ivar2 & 0x1f

lshl

lvar <<= ivar & 0x3f

ishr

ivar1 >>= ivar2 & 0x1f

lshr

lvar >>= ivar & 0x3f

iushr

ivar1 = ivar1 >> ((unsigned long)ivar2 & 0x1f)

lushr

lvar = lvar >> ((unsigned long)ivar & 0x3f)

Tand

Tvar1 &= Tvar2;

Tor

Tvar1 |= Tvar2;

Txor

Tvar1 ^= Tvar2;

iinc index n

ivar_<index> += n;

比較

lcmp

if (lvar1 > lvar2)
  ivar = 1;
else if (lvar1 == lvar2)
  ivar = 0;
else
  ivar = -1;

Tcmpl

if (Tvar1 > Tvar2)
  ivar = 1;
else if (Tvar1 == Tvar2)
  ivar = 0;
else
  ivar = -1;

Tcmpg

if (Tvar1 < Tvar2)
  ivar = -1;
else if (Tvar1 == Tvar2)
  ivar = 0;
else
  ivar = 1;

分岐

ifeq

if (!ivar) goto LABEL;

ifne

if (ivar) goto LABEL;

iflt

if (ivar < 0) goto LABEL;

ifge

if (ivar >= 0) goto LABEL;

ifgt

if (ivar > 0) goto LABEL;

ifle

if (ivar <= 0) goto LABEL;

if_icmpeq

if (ivar1 == ivar2) goto LABEL;

if_icmpne

if (ivar1 != ivar2) goto LABEL;

if_icmplt

if (ivar1 < ivar2) goto LABEL;

if_icmpge

if (ivar1 >= ivar2) goto LABEL;

if_icmpgt

if (ivar1 > ivar2) goto LABEL;

if_icmple

if (ivar1 <= ivar2) goto LABEL;

if_acmpeq

if (avar1 == avar2) goto LABEL;

if_acmpne

if (avar1 != avar2) goto LABEL;

ifnull

if (!avar1) goto LABEL;

ifnonnull

if (avar1) goto LABEL;

goto, goto_w

goto LABEL;

jsr, jsr_w

TODO

ret

TODO

tableswitch, lookupswitch

switch(ivar) {
  case key1: goto LABEL1;
  case key2: goto LABEL2;
  case key3: goto LABEL3;
  ...
  default  : goto LABEL_DEFAULT;
}

配列の処理

newarray atype

avar = _Jv_NewArray(ivar, atype);

anewarray type

void *klass = &(クラス名);
_Jv_InitClass(klass);
avar = _Jv_NewObjectArray (ivar, klass, 0);

multianewarray dim type

作成される配列の次元を表したクラスを、こちら側で用意する必要がある模様

{
  long i;
  long sizes[dim];
  Class *klass0 = &(クラス名);
  ClassLoader *loader = klass->getClassLoaderInternal();
  for (int i = 0; i < dim; i++) {
    sizes[i] = ivar_i;
    klass0 = _Jv_GetArrayClass(klass0, loader);
  }
  multiarray = (多次元配列生成関数)(klass0, dim, sizes);
}

元となるクラスが配列型の場合、非配列型のものの初期化を行う
(多次元配列生成関数)は_Z17_Jv_NewMultiArrayPN4java4lang5ClassEiPiであらわされている

arraylength

void *array = avar;
CHECK_NULL(array);
ivar = ARRAY_LENGTH(array);

Taload

void *array = avar;
int index;
CHECK_NULL(array);
index = ivar;
CHECK_BOUNDS(array, index);
Tvar = ((T *)ARRAY_BODY(array))[index];

Tastore (aastore以外)

void *array = avar;
int index;
CHECK_NULL(array);
index = ivar;
CHECK_BOUNDS(array, index);
((T *)ARRAY_BODY(array))[index] = Tvar;

aastore

void *array = avar;
int index;
CHECK_NULL(array);
index = ivar;
CHECK_BOUNDS(array, index);
CHECK_ASSIGNABLE(TODO);
_Jv_CheckArrayStore(array, Tvar);
((void **)ARRAY_BODY(array))[index] = Tvar;

オブジェクト生成

new

void *klass = (クラス);
_Jv_InitClass(klass);
avar = _Jv_AllocObject(klass, (クラスのサイズ));

クラスのサイズは、解析時に判明するはず
判明していなければ_ZN4java4lang5Class4sizeEvを使用する？

フィールドの処理

ここに示すプログラムにするには、コンパイル時にアクセスフラグや型をチェックしておく必要がある

getstatic

_Jv_InitClass((クラス));
Tvar = (フィールド名);

putstatic

_Jv_InitClass((クラス));
(フィールド名) = Tvar;

getfield

CHECK_NULL(avar);
char *field = (char *)avar + 1;
Tvar = *(T *)&field[(オフセット)];

putfield

CHECK_NULL(avar);
char *field = (char *)avar + 1;
*(T *)&field[(オフセット)] = Tvar;

メソッドの処理

返戻値型がvoidの場合、Tvar = の部分は必要ない

invokevirtual

CHECK_NULL(avar);
void **vtable = *(void ***)avar;
// clas, gc_descの分だけずらす
vtable = vtable + 2;
Tvar = ((T(*)(void *, T_ARGS))vtable[(オフセット)])(avar, (実引数));

invokespecial

CHECK_NULL(avar);
Tvar = (メソッドシンボル)(avar, (実引数));

invokestatic

_Jv_InitClass((クラス));
Tvar = (メソッドシンボル)((実引数));

invokeinterface

CHECK_NULL(avar);
void *klass = **(void ***)avar;
void *iface = (インターフェース);
void *mptr = _Jv_LookupInterfaceMethodIdx(klass, iface, (オフセット));
Tvar = ((T(*)(void *, T_ARGS))mptr)(avar, (実引数));

スタック操作

BoehmGCの動作によっては、廃れた参照を削る処理が必要かもしれない

pop, pop2

/* 明示的なコード無し */

dup*

割愛

swap

割愛

その他

nop

/* 明示的なコード無し */

T2S

Svar = (S)Tvar;

Treturn

TODO

return

TODO

athrow

TODO

checkcast

_Jv_CheckCast(avar, (クラス));

instanceof

ivar = _Jv_IsInstanceOf(avar, (クラス));

monitorenter

NULLCHECK(avar);
_Jv_MonitorEnter(avar);

monitorexit

NULLCHECK(avar);
_Jv_MonitorExit(avar);

wide

wideで修飾された命令と同じ