Erlang编译器是如何实现模式匹配的？

Question

我想知道模式匹配通常是如何实现的。 例如，在Erlang中，您认为它是在字节码级别实现的（它有一个字节码，以便高效完成），还是由编译器生成为一系列指令（一系列字节码）？

这是一个非常有用的东西，我只需要把它放入我正在构建的玩具语言中即可。

Answer 1

“函数式编程语言的实现”，作者：Simon Peyton Jones。 虽然有点老了，但是是一本非常好的书。 除其他外，它还包含编译列表推导式的描述。

Erlang 编译器使用了书中的这两种算法。

Answer 2

您可以看到如果编译一些代码会发生什么

-module(match).
-export([match/1]).
match(X) -> {a,Y} = X.

当您想查看 core< 的样子时会 发生什么/a>

> c(match, to_core).

或

$ erlc +to_core match.erl

结果是

module 'match' ['match'/1,
                'module_info'/0,
                'module_info'/1]
    attributes []
'match'/1 =
    %% Line 3
    fun (_cor0) ->
        case _cor0 of
          <{'a',Y}> when 'true' ->
              _cor0
          ( <_cor1> when 'true' ->
                primop 'match_fail'
                    ({'badmatch',_cor1})
            -| ['compiler_generated'] )
        end
'module_info'/0 =
    fun () ->
        call 'erlang':'get_module_info'
            ('match')
'module_info'/1 =
    fun (_cor0) ->
        call 'erlang':'get_module_info'
            ('match', _cor0)

如果您想查看 Beam 的 asm 代码，您可以执行

> c(match, 'S').

or

$ erlc -S match.erl

和结果

{module, match}.  %% version = 0

{exports, [{match,1},{module_info,0},{module_info,1}]}.

{attributes, []}.

{labels, 8}.


{function, match, 1, 2}.
  {label,1}.
    {func_info,{atom,match},{atom,match},1}.
  {label,2}.
    {test,is_tuple,{f,3},[{x,0}]}.
    {test,test_arity,{f,3},[{x,0},2]}.
    {get_tuple_element,{x,0},0,{x,1}}.
    {test,is_eq_exact,{f,3},[{x,1},{atom,a}]}.
    return.
  {label,3}.
    {badmatch,{x,0}}.


{function, module_info, 0, 5}.
  {label,4}.
    {func_info,{atom,match},{atom,module_info},0}.
  {label,5}.
    {move,{atom,match},{x,0}}.
    {call_ext_only,1,{extfunc,erlang,get_module_info,1}}.


{function, module_info, 1, 7}.
  {label,6}.
    {func_info,{atom,match},{atom,module_info},1}.
  {label,7}.
    {move,{x,0},{x,1}}.
    {move,{atom,match},{x,0}}.
    {call_ext_only,2,{extfunc,erlang,get_module_info,2}}.

如您所见 {test,is_tuple,..., {test,test_arity,.. .、{get_tuple_element,... 和 {test,is_eq_exact,... 是如何在 Beam 中执行此匹配并将其直接转换为字节的指令- 光束代码。

Erlang编译器是在Erlang本身中实现的，你可以在compile的源代码中查看编译的每个阶段 模块和依赖模块中的详细信息。

Answer 3

如果您想构建自己的模式匹配器，可以阅读 Scott 和Ramsey 和 Luc Maranget 的论文都描述了如何将模式编译为高效的决策树（又名嵌套 switch 语句）。

Answer 4

我能建议的最好的办法是编译一些测试函数并查看生成的代码。

erlc -S test.erl

生成具有相当可读性的 test.S 。

为了回答这个问题，模式匹配是通过更原始的操作以有效的方式构建的。 以下是匹配 {X, [H|T]} 的函数子句的部分代码。

{test,is_tuple,{f,1},[{x,0}]}.
{test,test_arity,{f,1},[{x,0},2]}.
{get_tuple_element,{x,0},0,{x,1}}.
{get_tuple_element,{x,0},1,{x,2}}.
{test,is_nonempty_list,{f,4},[{x,2}]}.