Це називається тегованим представленням покажчика і є досить поширеним оптимізаційним трюком, який використовується у багатьох різних інтерпретаторах, віртуальних машинах та системах виконання протягом десятиліть. Практично кожна програма Lisp використовує їх, багато віртуальних машин Smalltalk, багато інтерпретаторів Ruby тощо.
Зазвичай на цих мовах ви завжди передаєте вказівники на об’єкти. Сам об’єкт складається із заголовка об'єкта, який містить метадані об’єкта (як-от тип об'єкта, його клас (-и), можливо обмеження контролю доступу або примітки щодо безпеки тощо), а потім власне дані об’єкта. Отже, просте ціле число буде представлено у вигляді вказівника плюс об'єкта, що складається з метаданих та фактичного цілого числа. Навіть при дуже компактному поданні це щось на зразок 6 байт для простого цілого числа.
Крім того, ви не можете передавати такий цілий об'єкт до процесора для виконання швидкої цілої арифметики. Якщо ви хочете додати два цілих числа, у вас дійсно є лише два покажчики, які вказують на початок заголовків об’єктів двох цілих об'єктів, які ви хочете додати. Отже, спочатку потрібно виконати цілу арифметику на першому вказівнику, щоб додати зміщення до об'єкта до нього, де зберігаються цілі дані. Тоді вам доведеться скасувати цю адресу. Зробіть те ж саме знову з другим цілим числом. Тепер у вас є два цілих числа, які ви можете фактично попросити CPU додати. Звичайно, вам зараз потрібно побудувати новий цілий об'єкт для утримання результату.
Отже, для того, щоб виконати одне ціле додавання, вам потрібно виконати три додавання цілих чисел плюс два відхилення покажчика плюс одна конструкція об'єкта. А ви займаєте майже 20 байт.
Однак хитрість полягає в тому, що з так званими типами незмінних значень, як цілі числа, вам зазвичай не потрібні всі метадані в заголовку об'єкта: ви можете просто залишити все це і просто синтезувати його (що є VM-nerd- говорять за "підробляти це"), коли хтось байдуже дивиться. Ціле число завжди матиме клас Integer, не потрібно окремо зберігати цю інформацію. Якщо хто - то використовує відображення , щоб з'ясувати клас ціле число, ви просто відповісти , Integerі ніхто ніколи не дізнається , що ви на самому ділі не зберігати цю інформацію в заголовку об'єкта , і що насправді, там НЕ навіть заголовок об'єкта (або об’єкт).
Таким чином, хитрість полягає в тому, щоб зберегти значення з об'єкта в межах покажчика на об'єкт, ефективно руйнуючись два в одному.
Є процесори, які насправді мають додатковий простір усередині вказівника (так звані біти тегів ), які дозволяють зберігати додаткову інформацію про вказівник у самому покажчику. Додаткова інформація на кшталт "це насправді не вказівник, це ціле число". Приклади включають Burroughs B5000, різні машини Lisp або AS / 400. На жаль, більшість поточних центральних процесорів не мають такої функції.
Однак є вихід: більшість поточних центральних процесорів працюють значно повільніше, коли адреси не вирівнюються за межами слова. Деякі навіть взагалі не підтримують нестандартний доступ.
Це означає, що на практиці всі вказівники будуть розділені на 4, а значить, вони завжди закінчуються двома 0бітами. Це дозволяє нам розрізняти реальні покажчики (що закінчуються в 00) та покажчики, які є фактично цілими цілими числами (ті, що закінчуються 1). І це все ще залишає нас з усіма вказівниками, які закінчуються у 10вільному виконанні інших речей. Крім того, більшість сучасних операційних систем резервують для себе дуже низькі адреси, що дає нам ще одну область, з якою возитися (покажчики, які починаються, скажімо, з 24 0с і закінчуються 00).
Отже, ви можете кодувати 31-бітове ціле число в покажчик, просто перемістивши його 1 біт вліво і додавши 1до нього. І ви можете виконувати дуже швидку цілу арифметику з тими, просто перемістивши їх належним чином (іноді навіть не потрібно).
Що ми робимо з цими іншими адресними просторами? Ну, типові приклади включають кодує floatз в іншому великому адресному просторі , а також ряд спеціальних об'єктів , таких як true, false, nil, 127 ASCII символів, деякі часто використовувані короткі строки, порожній список, порожній об'єкт, порожній масив і так далі поруч з 0адреса.
Наприклад, в інтерпретаторах MRI, YARV і Rubinius Ruby цілі числа кодуються так, як я описав вище, falseкодується як адреса 0(що так само буває і представленням falseв C), trueяк адреса 2(що саме так відбувається) представлення С trueзміщене на один біт) і nilяк 4.