아래는 V8의 Ignition 인터프리터와 TurboFan 최적화 컴파일러가 작동하는 원리와 알고리즘을 단순화하여 C++로 모의 구현한 예시입니다.

실제 V8 내부 코드는 수십만 줄의 복잡한 코드지만, 아래 코드는 그 기본 아이디어(인터프리팅 → 프로파일링 → 최적화 컴파일 → 직접 호출 전환)를 이해하기 위한 단순화된 모의(JIT) 시스템입니다.

개요

아래 예시는 아주 단순화한 "바이트코드" 인터프리터와 최적화 컴파일러를 C++로 모의한 것입니다.

예시 코드 (C++ 모의 구현)

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
#include <thread>
#include <chrono>

// 간단한 바이트코드 명령어를 정의합니다.
enum Opcode {
    ADD,    // 덧셈: result = result + b
    MUL,    // 곱셈: result = result * b
    END     // 함수 종료
};

// 바이트코드 기반 함수를 나타내는 구조체
struct BytecodeFunction {
    std::vector<Opcode> code;               // 실행할 명령어들의 배열
    int executionCount;                     // 실행 횟수를 측정 (프로파일링용)
    bool optimized;                         // 최적화되었는지 여부
    std::function<int(int, int)> compiled;  // 최적화(컴파일)된 코드 (함수 포인터)
};

// Ignition 인터프리터: 바이트코드를 해석하여 실행하는 함수
int interpret(const BytecodeFunction& func, int a, int b) {
    int result = a;
    for (Opcode op : func.code) {
        switch (op) {
            case ADD:
                result += b;
                break;
            case MUL:
                result *= b;
                break;
            case END:
                return result;
        }
    }
    return result;
}

// TurboFan 최적화 컴파일러 모의 구현: 바이트코드 함수를 "최적화"하여 직접 호출 가능한 함수로 전환
std::function<int(int, int)> optimizeFunction(const BytecodeFunction& func) {
    // 실제 TurboFan은 복잡한 최적화 기법(인라인화, 루프 최적화, 타입 특화 등)을 수행합니다.
    // 여기서는 단순 예시로, 바이트코드에 ADD와 MUL이 포함되어 있다면, 직접 계산하는 람다를 생성합니다.
    bool hasAdd = false, hasMul = false;
    for (Opcode op : func.code) {
        if (op == ADD) hasAdd = true;
        if (op == MUL) hasMul = true;
    }

    if (hasAdd && hasMul) {
        // 예: 바이트코드가 [ADD, MUL, END]인 경우, 최적화된 계산은 (a + b) * b로 가정합니다.
        return [](int a, int b) -> int {
            return (a + b) * b;
        };
    } else if (hasAdd) {
        return [](int a, int b) -> int {
            return a + b;
        };
    } else if (hasMul) {
        return [](int a, int b) -> int {
            return a * b;
        };
    }
    // 기본적으로 최적화하지 않은 경우
    return [](int a, int b) -> int {
        return a;
    };
}

int main() {
    // 바이트코드 함수 생성: 예를 들어, 함수가 (a + b) 후 (a + b) * b를 수행한다고 가정.
    BytecodeFunction myFunc {
        { ADD, MUL, END }, // 바이트코드: 먼저 덧셈, 그 후 곱셈, 마지막에 종료
        0,                 // 실행 횟수 초기값
        false,             // 최적화되지 않음
        nullptr            // 최적화된 함수는 아직 없음
    };

    int a = 2, b = 3;
    const int optimizationThreshold = 5; // 실행 횟수가 이 수치를 넘으면 최적화 진행

    // 반복 실행하여 프로파일링하고, 최적화가 진행되는 과정을 시뮬레이션합니다.
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        myFunc.executionCount++;
        if (!myFunc.optimized && myFunc.executionCount >= optimizationThreshold) {
            std::cout << "[TurboFan] 최적화 시작: 실행 횟수 " << myFunc.executionCount << std::endl;
            myFunc.compiled = optimizeFunction(myFunc);
            myFunc.optimized = true;
        }

        int result;
        if (myFunc.optimized) {
            // 최적화된 코드로 직접 호출 (직접 호출은 vtable 조회 등의 간접 호출을 생략하여 빠름)
            result = myFunc.compiled(a, b);
            std::cout << "[Compiled] 결과: " << result << std::endl;
        } else {
            // 인터프리터를 사용하여 바이트코드를 해석
            result = interpret(myFunc, a, b);
            std::cout << "[Interpreted] 결과: " << result << std::endl;
        }

        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
    }
    return 0;
}

코드 설명

  1. 바이트코드 및 인터프리터 (Ignition 유사):
  2. 프로파일링 및 최적화 (TurboFan 유사):
  3. 실행 흐름:

결론

이 모의 코드는 V8의 Ignition 인터프리터와 TurboFan 최적화 컴파일러의 기본 아이디어를 단순화하여 보여줍니다.