Cesko.wiki Bajtkód
Author
Albert FloresBajtkód je převážně označení pro kód, který pracuje na úrovni jednoho bajtu. Bajtkód bývá často používán jako jazyk meziproduktu při překladu vyšších programovacích jazyků překladači. Dále se bajtkód využívá v některých interpretech, které přímo provádějí vykonávání bajtkódu bez překladu na strojový kód. Používání bajtkódu přináší pro vývoj programů několik výhod. Jeho použití umožňuje, aby programy byly snadno přenositelné mezi různými operačními systémy a hardwarovými platformami. Kód v bajtkódu je často méně rozsáhlý než ekvivalentní kód v jiném formátu. Dále bajtkód umožňuje lepší optimalizaci kódu, která může zlepšit výkon programu. Příkladem jazyka s bajtkódem je Java, která kód kompiluje do bajtkódu a ten je následně interpretován nebo kompilován JIT technikou na strojový kód. Dalším příkladem je Python, který také používá bajtkód při vykonávání programů. Bajtkód se používá také v některých virtuálních strojích, které emulují určité hardwarové prostředí. Tyto virtuální stroje často používají bajtkód pro překlad programů do strojového kódu v reálném čase. Celkově lze tedy říci, že bajtkód je praktickým nástrojem při překladu a vykonávání programů. Díky svým výhodám je hojně využíván v moderním softwarovém vývoji a je nedílnou součástí mnoha programovacích jazyků a interpretrů.
Bajtkód neboli [bait kəud] (p-code [ˈpiː ˌkəud], „přenositelný kód“) je v informatice označení pro různé formy instrukčních sad navržených pro realizaci snadno přenositelných aplikací a jejich efektivní běh na libovolné platformě. Zřejmě nejznámějším programovacím jazykem využívajícím bajtkód je Java. Na cílovém počítači je nutné nainstalovat běhové prostředí, které zajistí prostředí pro spuštění bajtkódu.
Charakteristika
Název bajtkód pochází z instrukčních sad, které mají vyhrazený jeden byte pro instrukci následovaný volitelnými parametry. Co se týče čitelnosti a úrovně abstrakce kódu, je bajtkód na hranici mezi kódem vyššího programovacího jazyka a strojovým kódem. +more Jeho cílem je usnadnit interpretaci kódu interpretem nebo snížit závislost na hardware a operačním systému. Díky tomu může stejný kód běžet na různých platformách často pomocí virtuálních strojů, nebo může být před spuštěním zkompilován do strojového kódu cílové platformy, což umožní rychlejší běh kódu.
Na rozdíl od čitelných kódů je bajtkód kompaktní číselný kód konstant, odkazů (číselné adresy) a operačních kódů instrukcí a jako takový kóduje výsledek parsování a sémantické analýzy. Díky tomu je jeho interpretace rychlejší než přímá interpretace původního zdrojového kódu. +more Různé části kódu se mohou nacházet v různých souborech, které jsou dynamicky načítány za běhu.
Běh kódu
Interpret bajtkód nejprve parsuje, čímž získá instrukce, které následně sám jednu po druhé vykonává. Tento způsob zajišťuje přenositelnost interpretu. +more Další možností jsou dynamické překladače nebo Just-in-time kompilátory (JIT), které přeloží bajtkód do strojového kódu, který je následně proveden přímo procesorem. Běh takové aplikace je pak velmi rychlý, ale ztrácí se přenositelnost virtuálního stroje (ne však bajtkódu). Příkladem je jazyk Java, kde kód programu je typicky uložen v bajtkódu. Při spuštění programu na virtuálním stroji je bajtkód přeložen do strojového kódu a následně vykonán. Dojde sice k prodlevě při spouštění aplikace, ale zato zvýšení výkonu za běhu programu.
Díky vyššímu výkonu tohoto přístupu je často i kód skriptovacích jazyků prováděn ve dvou krocích. V prvním kroku je kód programu přeložen do bajtkódu a předán virtuálnímu stroji. +more V druhém kroku virtuální stroj přeloží bajtkód do strojového kódu a spustí program. Tohoto přístupu využívají jazyky Java, Python, PHP a další.
Javovský bajtkód
Bajtkód jazyku Java vyžívá prefixové/suffixové konvence v názvu instrukcí pro označení datového typu parametrů (např. i: integer). +more Instrukce lze rozdělit do několika skupin podle využití: * Načtení a uložení (aload_0, istore, …) * Aritmetické a logické (ladd, fcmpl, …) * Konverze datových typů (i2b, d2i, …) * Vytváření objektů a manipulace (new, putfield, …) * Management zásobníku (swap, dup2, …) * Přesuny v kódu (ifeq, goto, …) * Volání metod a návraty (invokespecial, areturn, …).
Ukázka bajtkódu
outer: for (int i = 2; i < 1000; i++) { for (int j = 2; j < i; j++) { if (i % j
0) continue outer; } System.out.println(i); } Kompilátor jazyku Java by mohl výše uvedený kód přeložit do bajtkódu následovně: 0: iconst_2 1: istore_1 2: iload_1 3: sipush 1000 6: if_icmpge 44 9: iconst_2 10: istore_2 11: iload_2 12: iload_1 13: if_icmpge 31 16: iload_1 17: iload_2 18: irem 19: ifne 25 22: goto 38 25: iinc 2, 1 28: goto 11 31: getstatic #84; //Pole java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 34: iload_1 35: invokevirtual #85; //Metoda java/io/PrintStream.println:(I)V 38: iinc 1, 1 41: goto 2 44: return
Příklady == * ActionScript je vykonáván v ActionScript Virtual Machine (AVM), což je součást Flash Player a AIR. Kód ActionScript je typicky zkompilován do bajtkódu formátu pomocí kompilátoru. +more Adobe Flash Professional a Adobe Flash Builder obsahují takovéto kompilátory a jsou dostupné via Adobe Flex SDK. * Adobe Flash objekty. * BANCStar, původně bajtkód pro nástroj pro tvorbu interface používaný jako právoplatný jazyk. * Byte Code Engineering Library * C to Java Virtual Machine compilers. * CLISP implementace jazyku Common Lisp kompiluje pouze do bajtkódu * CMUCL a Scieneer Common Lisp implementace jazyku Common Lisp mohou kompilovat do bajtkódu nebo do nativního kódu (bajtkód je mnohem více kompaktnější). * Dalvik bytecode, navržený pro platformu Android, prováděný Dalvik virtual machine. * EiffelStudio pro programovací jazyk Eiffel. * Emacs je textový editor jehož větší část funkcionality je implementována pomocí jazyku Lisp. Tyto prvky jsou kompilovány do bajtkódu. Tato architektura umožňuje uživatelům upravovat editor pomocí vyššího jazyka, který po kompilaci do bajtkódu je poměrně efektivní. * Embeddable Common Lisp implementace jazyka Common Lisp umožňuje kompilaci do bajtkódu nebo kódu jazyka C. * Ericsson implementace jazyka Erlang využívá BEAM bytecode. * programovací jazyk Icon. * Infocom používá Z-machine pro vyšší přenositelnost jeho aplikací. * Java bytecode, který je prováděn na Java Virtual Machine. ** ASM ** BCEL ** Javassist ** JMangler * LLVM, modulární bajtkód kompilátor a virtuální stroj. * Lua, využívající registrově založený virtuální stroj, rovněž kompiluje LUAC formy skriptů pro malé rychlé systémy, které nemusí obsahovat kompilátor. * m-code, kód jazyka MATLAB. * Managed code stejně tak Microsoft . NET Common Intermediate Language, vykonávané . NET Common Language Runtime (CLR). * O-code programovacího jazyka BCPL. * Jazyk Objective Caml (Ocaml) volitelně kompiluje do kompaktní formy bajtkódu. * p-code of UCSD Pascal implementation of the Pascal programming language. * Parrot virtual machine * R prostředí pro statistické výpočty nabízí kompilátor do bajtkódu díky balíčku, standardem od verze 2. 13. * Scheme 48 implementace jazyka Scheme využívající bajtkód interpreta. * Bytecode velkého množství implementací jazyka Smalltalk. * Interpret SPIN vestavěný v Parallax Propeller Microcontroller. * SWEET16 * Visual FoxPro kompiluje do bajtkódu. * YARV a Rubinius pro jazyk Ruby.