JIT 即时编译的原理

什么是 JIT

名如其特点，JIT —— just in time，即时编译。

什么？这就是你要告诉大家伙的？这不是人人都知道的嘛？而且网上一搜也全都是 JIT = just in time 了事。好吧好吧，我知错啦。那就认真的定义一下JIT：

一个程序在它运行的时候创建并且运行了全新的代码，而并非那些最初作为这个程序的一部分保存在硬盘上的固有的代码。就叫 JIT。

几个点：

  1. 程序需要运行
  2. 生成的代码是新的代码，并非作为原始程序的一部分被存在磁盘上的那些代码
  3. 不光生成代码，还要运行。
    需要提醒的是第三点，也就是 JIT不光是生成新的代码，它还会运行新生成的代码。

模拟一下JIT的过程

JIT这么好，那它是如何实现既生成新代码，又能运行新代码的呢？

编译器如何生成代码很多文章都有涉及，我就不多在此着墨了。下面我就着重和各位聊聊，如何运行新生成的代码。

首先我们要知道生成的所谓机器码到底是神马东西。一行看上去只是处理几个数字的代码，蕴含着的就是机器码。

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unsigned char[] macCode = {0x48, 0x8b, 0x07};

macCode对应的汇编指令就是：

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mov    (%rdi),%rax

其实可以看出机器码就是比特流，所以将它加载进内存并不困难。而问题是应该如何执行。

好啦。下面我们就模拟一下执行新生成的机器码的过程。假设JIT已经为我们编译出了新的机器码，是一个求和函数的机器码：

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//求和函数
long add(long num) {   return num + 1; }  

//对应的机器码
0x48, 0x83, 0xc0, 0x01, 0xc3

首先，动态的在内存上创建函数之前，我们需要在内存上分配空间。具体到模拟动态创建函数，其实就是将对应的机器码映射到内存空间中。这里我们使用c语言做实验，利用 mmap函数 来实现这一点。

头文件：

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#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>

定义函数：

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void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offsize)

函数说明：

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mmap() // 用来将某个文件内容映射到内存中，对该内存区域的存取即是直接对该文件内容的读写。

因为我们想要把已经是 比特流的“求和函数”在内存中创建出来，同时还要运行它。所以mmap有几个参数需要注意一下。

代表映射区域的保护方式，有下列组合：

  • PROT_EXEC 映射区域可被执行；
  • PROT_READ 映射区域可被读取；
  • PROT_WRITE 映射区域可被写入；
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#include<stdio.h>                                                                                            
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>

//分配内存
void* create_space(size_t size) {
    void* ptr = mmap(0, size,
            PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC,
            MAP_PRIVATE | MAP_ANON,
            -1, 0);   
    return ptr;
}

这样我们就获得了一块分配给我们存放代码的空间。下一步就是实现一个方法将机器码，也就是比特流拷贝到分配给我们的那块空间上去。使用 memcpy 即可。

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//在内存中创建函数
void copy_code_2_space(unsigned char* m) {
    unsigned char macCode[] = {
        0x48, 0x83, 0xc0, 0x01,
        c3 
    };
    memcpy(m, macCode, sizeof(macCode));
}

然后我们在写一个main函数来处理整个逻辑：

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#include<stdio.h>                                                                                            
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>

//分配内存
void* create_space(size_t size) {
    void* ptr = mmap(0, size,
            PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC,
            MAP_PRIVATE | MAP_ANON,
            -1, 0);   
    return ptr;
}

//在内存中创建函数
void copy_code_2_space(unsigned char* addr) {
    unsigned char macCode[] = {
        0x48, 0x83, 0xc0, 0x01,
        0xc3 
    };
    memcpy(addr, macCode, sizeof(macCode));
}

//main 声明一个函数指针TestFun用来指向我们的求和函数在内存中的地址
int main(int argc, char** argv) {                                                                                              
    const size_t SIZE = 1024;
    typedef long (*TestFun)(long);
    void* addr = create_space(SIZE);
    copy_code_2_space(addr);
    TestFun test = addr;
    int result = test(1);
    printf("result = %d\n", result); 
    return 0;
}

编译运行一下看下结果：

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//编译
gcc testFun.c
//运行
./a.out 1

为什么iOS不能使用JIT？

OK，到此为止。这个例子模拟了动态代码在内存上的生成，和之后的运行。似乎没有什么问题呀？可不知道各位是否忽略了一个前提？那就是我们为这块区域设置的保护模式可是：可读，可写，可执行的啊！如果没有内存可读写可执行的权限，我们的实验还能成功吗？

让我们把create_space函数中的“可执行”PROT_EXEC权限去掉，看看结果会是怎样的一番景象。

修改代码，同时将刚才生成的可执行文件a.out删除重新生成运行。

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rm a.out
vim testFun.c
gcc testFun.c
./a.out 1

结果。。。报错了！

所以，IOS并非把JIT禁止了。或者换个句式讲，IOS封了内存（或者堆）的可执行权限，相当于变相的封锁了JIT这种编译方式。

本文来自：https://www.jianshu.com/p/1f0c10c4af0c

本文参考：https://www.cnblogs.com/murongxiaopifu/p/4278947.html