ランタイム最適化 — 目次と共通の前提
runtime_optimization/ は、Ruby のコアクラスが monoruby の中でどう表現され、
VM と JIT がその上のホットな操作をどう安くしているかを、クラスごとに 1 文書
ずつまとめたものである。各文書は末尾に CRuby との実装差異の表を持つ。
すべて日本語。
| 文書 | 内容 |
|---|---|
| array.md | SmallVec<[Value; 5]> の inline / ヒープ、[] / []= / << / リテラル / 多重代入の VM・JIT 経路、Ruby で書かれた each / map / initialize、sum / sort / hash の注記。共有配列を持たない理由 |
| hash.md | inline（≤ 3 ペア）/ boxed 線形 / boxed 索引の 3 表現、vm 不要の prehashed probe、機械語の probe（Symbol / String キー）、2 つのハッシュ関数、Ruby で書かれた走査とそのプリミティブ、計測と残課題。ar_table / st_table との対比 |
| string.md | SmallVec<[u8; 32]> と共有部分文字列（隠れ frozen root、copy-on-write）、エンコーディングと code range の O(1) 畳み込み、frozen リテラルと "lit".freeze、補間、<< / getbyte / setbyte / == の JIT、Hash の String キー |
| regexp.md | Onigmo とプロセス全体のパターンキャッシュ、FrozenLiteral としてのリテラル、LFP_SVAR の $~ と 40 バイトの MatchData、MatchData を作らない経路、正規表現を使う String メソッドの高速経路、StringScanner |
共通の前提
以下は 4 文書が暗黙に使う事実で、それぞれの出典を示す。
RValue は 64 バイト
ヒープオブジェクトはすべて RValue（value/rvalue.rs）で、8 バイトの
ヘッダ（live / frozen / chilled / GC の OLD・WB_UNPROTECTED・WB_ARMED /
年齢、型タグ ObjTy、型別メタデータバイト ty_flags、クラス）、8 バイトの
var_table（あふれた ivar）、48 バイトのペイロード共用体 ObjKind
からなる。Array / String / Hash はこの 48 バイトに「小さいものは直置き、
大きければヒープ」の 2 段を入れていて、閾値はそれぞれ 5 要素 / 32 バイト /
3 ペアである。値の表現（Fixnum / Flonum / 即値 / ヒープポインタ）は
CLAUDE.md の「Value Representation」を参照。
fork した smallvec
Array と String のバッファは sisshiki1969/rust-smallvec（const_generics）
で、fork している理由は OFFSET_CAPA / OFFSET_INLINE / OFFSET_HEAP_PTR /
OFFSET_HEAP_LEN を公開して JIT / VM がペイロードを直接アドレッシング
できるようにするためである。規約は「inline のあいだは capacity が長さを
兼ね、capacity > inline 容量 ならヒープ変種」で、機械語の高速経路はすべて
cmp capa, N の 1 命令でこれを分岐する。
世代別 GC と write barrier
GC は非移動・stop-the-world・世代別（../gc.md）。子への参照を
持つオブジェクトが OLD へ昇格できるのは、その参照の格納がすべて
write barrier を通る場合だけである。Array / Hash は mutator を barrier 付きの
ラッパで隠し、String は隠れ root への 1 本の参照だけを barrier し、Regexp は
Value を持たないので無条件に昇格できる。JIT がインラインで格納するときは
emit_write_barrier_rdi / _bulk を自分で出す。
インライン生成器と BOP
JIT は組み込みメソッドの呼び出しを、InlineTable::add_inline に
inline_gen2! で登録された生成器（抽象状態と AsmIR を受け取り、機械語を出す
か false で辞退する）で置き換える。生成器は class-version ガードと
レシーバクラスガードの後で呼ばれ、辞退すれば状態と IR が巻き戻される
（trial inlining、../inline.md）。
Array#[] / Array#[]= / Hash#[] / String#freeze / String#!= など
**基本演算（BOP）**として表（globals/store/basic_op.rs）に載っている組は、
class-version ガード無しの直接発火経路を取れ、再定義は記録した依存
（record_bop_dep）で該当本体だけを evict する
（../bop_redefinition.md）。表に無いメソッドは
通常の class-version ガード付き経路に残る。
deopt と「call で逃がす」
型ガードの失敗はインタプリタへの side exit（deopt）になるが、deopt が
再コンパイルを起こさない場面で毎回 deopt するサイトは慢性的に遅くなる
（../chain_deopt.md、../deopt_log.md）。
そのため各文書に出てくる高速経路は、形が合わないケースを deopt でなく
builtin への call で逃がす設計を繰り返し選んでいる: Hash の probe が
inline / identity / 索引の表現を hashindex に渡す、Array#[] の多相
サイトが 2 腕の dispatch を出す、String#<< が fallback を末尾呼び出しする、
String#setbyte が共有レシーバを detach して再試行する、など。
Ruby で書かれた組み込み
builtins/*.rb の Array#each / Hash#each / Array#initialize などが
Ruby なのは、JIT がインライン展開するのが FuncKind::ISeq の呼び出し先だけ
だからで、ホットなサイトではメソッド本体とブロックが yield の位置に展開
される。代償として、CRuby の C 実装なら無傷な Integer#< や Array#size の
再定義が組み込みの内部に及ぶ（意図したトレードオフ、
../bop_redefinition.md）。
計測の規律
各文書の数値は、同じ計測機で交互ラウンドの中央値の最小値を取り、 マイクロベンチは「同じループから対象操作だけ抜いたもの」を baseline として 差し引いている。monoruby と CRuby ではループ自体のコストが 10 倍近く違う ので、生の時間を並べても比較にならない。手順は hash.md §8。