Haskell程序如何在内部编译和执行？

2018-05-31 15:24:33

我很难理解Haskell（GHC）如何编译程序以及如何运行这些程序。

GHC是用Haskell编写的一个非平凡程序的典型例子。但是，GHC的一些部分看起来并没有写在Haskell中，即运行时环境（在C / C--中）。这是为什么？性能原因？（我知道这个网站和它的朋友，但无法理解它们。）

说到运行时环境：为什么编译语言需要一个？不应该编译的程序是机器代码，而不是别的？据我所知，运行时环境有点类似于虚拟机或字节码解释器，它处理某种形式的元代码，并基于此进行实际计算。那么：GHC运行时间究竟做了什么，为什么它首先需要？

关于FFI：C电话如何处理？最初，我认为使用FFI生成一个单独的可执行文件，Haskell和C一起编译。但是，我多次阅读GHC程序对C函数执行的程序调用。这对于理解FFI在并行编程中遇到的问题尤其重要。所以：FFI函数与普通的Haskell函数有什么不同？

为了在股票硬件上编译和执行编程语言，您需要做很多事情：

一个将您的源语言翻译为本地主机可执行的汇编代码的编译器

用于原始语言服务（如内存管理，IO和线程管理）的支持库（也称为运行时）。必须从较低级系统服务中利用的东西。

C，Java和GHC Haskell就是这样的系统的例子。在GHC的情况下，整个架构在这里描述。这些作品也分别进行了详细描述。

编译器（用Haskell编写）将Haskell翻译为C，汇编，LLVM位码和其他格式。它使用的策略在这里最好地描述：在股票硬件上实现懒惰的函数式语言：无Spinless Tagless G-machine。

运行时服务（也称为“GHC运行时”）在几篇论文中描述：

具有线程局部堆栈的多核垃圾回收器

垃圾收集器服务如何工作

多线程如何在GHC中工作

懒惰是如何实施的

运行时如何用外语调用代码

我可以在运行时提供一些精确度。

虚拟机是“一种”运行时，但不是唯一的一种。运行时系统就是您的程序在执行过程中可能会呈现的环境（以及服务集）。即使像C和C ++这样的非常低级的语言也有运行时系统（考虑一下malloc ......某人/某事正在为你做分配，或者甚至通过零检查进行分配）。

一般来说，高级语言有更丰富的运行时间（意味着运行时为执行程序提供更多的服务）; 那些范围从内存管理（例如垃圾收集）到反射/内省基础设施（认为ruby等等）到数组边界检查，但几乎所有的语言都有某种运行时系统（如果仅仅是操作系统）。

1：为什么RTS没有写在Haskell中？

因为它确实在Haskell中不能表达的底层内容。就像Linux内核是运行C程序的系统一样，但是Linux内核的一部分是用汇编语言编写的，而不是C.

2：为什么编译的程序需要运行时环境？ 据我所知，这就像Java字节码解释器一样。

GHCi使用几乎完全像Java字节码解释器的东西。编译的GHC程序不会; 编译的程序是原始机器码。

相反，Haskell RTS更像是一种微型操作系统。它执行内存管理，它执行线程调度，它执行异常处理的某些方面，它处理事务。每个Haskell程序都在这个迷你操作系统下运行。

（这有点像即使编译了C程序，但它仍然是原始的机器代码，但是如果没有像Windows或Linux之类的操作系统，您仍然无法运行它。）

例如，每当Haskell程序内存不足时，Haskell程序就会停止运行，并且垃圾收集器开始运行。垃圾收集器试图释放一些内存，一旦有了，Haskell程序就会再次开始运行。

每个编译好的Haskell程序都有这个垃圾收集器程序的副本，它只是Haskell RTS的一部分。同样，多个Haskell线程可以在一个操作系统线程内部运行，因此RTS内部有一个线程调度器。我可以继续......

3：FFI如何处理？ 我认为这些东西都是一起编译的。

它全部被编译[或者说，链接]在一起。如果你编写一个C程序，一个C函数可以调用另一个C函数。当Haskell调用C函数时，它与调用该C函数的任何其他函数非常相似。根据函数调用的作用，虽然Haskell方面有一些事情发生，但这可能会增加一些开销。

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