C'est ce qu'on appelle un représentation de pointeur étiqueté , et c'est une astuce d'optimisation assez courante utilisée dans de nombreux interpréteurs, machines virtuelles et systèmes d'exécution différents depuis des décennies. Presque toutes les implémentations Lisp les utilisent, de nombreuses machines virtuelles Smalltalk, de nombreux interpréteurs Ruby, etc.
Habituellement, dans ces langages, vous passez toujours des pointeurs vers des objets. Un objet lui-même se compose d'un en-tête d'objet, qui contient des métadonnées d'objet (comme le type d'un objet, sa ou ses classes, peut-être des restrictions de contrôle d'accès ou des annotations de sécurité, etc.), puis les données d'objet proprement dites. Ainsi, un simple entier serait représenté comme un pointeur plus un objet composé de métadonnées et de l'entier réel. Même avec une représentation très compacte, c'est quelque chose comme 6 octets pour un simple entier.
En outre, vous ne pouvez pas transmettre un tel objet entier au processeur pour effectuer une arithmétique entière rapide. Si vous souhaitez ajouter deux entiers, vous réalité que deux pointeurs, qui pointent vers le début des en-têtes d'objet des deux objets entiers que vous souhaitez ajouter. Ainsi, vous devez d'abord effectuer une arithmétique entière sur le premier pointeur pour ajouter le décalage dans l'objet où les données entières sont stockées. Ensuite, vous devez déréférencer cette adresse. Faites de même avec le deuxième entier. Vous avez maintenant deux nombres entiers que vous pouvez demander au CPU d'ajouter. Bien sûr, vous devez maintenant construire un nouvel objet entier pour contenir le résultat.
Ainsi, pour effectuer une addition entière, vous devez en fait effectuer trois ajouts d'entiers plus deux dererefences de pointeur plus une construction d'objet. Et vous prenez près de 20 octets.
Cependant, l'astuce est qu'avec les types de valeur dits immuables comme les entiers, vous n'avez généralement pas besoin de toutes les métadonnées dans l'en-tête de l'objet: vous pouvez simplement laisser tout cela de côté, et simplement le synthétiser (ce qui est VM-nerd- parler pour "faux"), quand quelqu'un se soucie de regarder. Un entier aura toujours une classe Integer, il n'est pas nécessaire de stocker ces informations séparément. Si quelqu'un utilise la réflexion pour déterminer la classe d'un entier, vous répondez simplement Integeret personne ne saura jamais que vous n'avez pas réellement stocké ces informations dans l'en-tête d'objet et qu'en fait, il n'y a même pas d'en -tête d'objet (ou objet).
L'astuce consiste donc à stocker la valeur de l'objet dans le pointeur vers l'objet, en réduisant efficacement les deux en un.
Il existe des processeurs qui ont en fait un espace supplémentaire dans un pointeur (ce que l'on appelle des bits de balise ) qui vous permettent de stocker des informations supplémentaires sur le pointeur dans le pointeur lui-même. Des informations supplémentaires telles que "ce n'est pas réellement un pointeur, c'est un entier". Les exemples incluent le Burroughs B5000, les diverses machines Lisp ou l'AS / 400. Malheureusement, la plupart des processeurs grand public actuels ne disposent pas de cette fonctionnalité.
Cependant, il existe un moyen de sortir: la plupart des processeurs traditionnels actuels fonctionnent beaucoup plus lentement lorsque les adresses ne sont pas alignées sur les limites des mots. Certains ne prennent même pas en charge l'accès non aligné du tout.
Cela signifie qu'en pratique, tous les pointeurs seront divisibles par 4, ce qui signifie qu'ils se termineront toujours par deux 0bits. Cela nous permet de faire la distinction entre les pointeurs réels (qui se terminent par 00) et les pointeurs qui sont en fait des entiers déguisés (ceux qui se terminent par 1). Et cela nous laisse toujours avec tous les conseils qui se terminent par la 10liberté de faire d'autres choses. De plus, la plupart des systèmes d'exploitation modernes se réservent les adresses très basses pour eux-mêmes, ce qui nous donne un autre domaine à jouer (pointeurs qui commencent par, disons, 24 0s et se terminent par 00).
Ainsi, vous pouvez encoder un entier de 31 bits dans un pointeur, en le déplaçant simplement d'un bit vers la gauche et en y ajoutant 1. Et vous pouvez effectuer une arithmétique entière très rapide avec ceux-ci, en les décalant simplement de manière appropriée (parfois même pas nécessaire).
Que faisons-nous de ces autres espaces d'adressage? Eh bien, des exemples typiques comprennent encodant floats dans l'autre espace d'adressage et un certain nombre d'objets spéciaux comme true, false, nil, les 127 caractères ASCII, quelques chaînes courtes couramment utilisées, la liste vide, l'objet vide, le tableau vide et ainsi de suite près de la 0adresse.
Par exemple, dans les IRM, les interprètes YARV et Rubinius Ruby, entiers sont codés comme je l' ai décrit ci - dessus, falseest codé comme adresse 0(qui se trouve juste aussi être la représentation falseen C), truecomme adresse 2(qui se trouve juste à être la représentation C de truedécalé d'un bit) et nilas 4.