Bytecode

En informatique, le bytecode (terme anglais signifiant « code en bytes ») est un code intermédiaire entre les instructions machines et le code source, qui n'est pas directement exécutable. Le bytecode (également appelé code portable ou p-code) peut être créé à la volée et résider en mémoire (compilation à la volée, JIT en anglais) ou bien résider dans un fichier, généralement binaire qui représente le programme, tout comme un fichier de code objet produit par un compilateur.

Code binaire

Puisque c'est un code qui n'est pas exécutable directement par un processeur (à l'exception de certains processeurs gérant le bytecode Java nativement), il est utilisé par les créateurs de langages de programmation en guise de code intermédiaire réduisant la dépendance vis-à-vis du matériel et facilitant son interprétation sur plusieurs architectures.

Certains compilateurs, comme LLVM, et langages de scripts, comme SmallTalk, Java ou certaines implémentations de Ruby (telles que JRuby, Ruby.NET ou SmallRuby), utilisent le bytecode comme représentation intermédiaire avant la transformation en code machine vers l'architecture cible (x86, ARM, MIPS, etc.).

Certains systèmes, appelés « traducteurs dynamiques » ou « compilateurs à la volée » (JIT (just-in-time) compilers en anglais), traduisent le bytecode en code machine au fur et à mesure de l’exécution, cela permet d’accélérer l’exécution sur les boucles ou les fonctions appelées plusieurs fois tout en évitant de stocker sur disque ou de transférer via les réseaux des données précompilées. Cette technique est notamment utilisée dans le langage Java et dans les émulateurs de systèmes (ordinateurs ou consoles de jeu par exemple), retranscrivant les instructions d'un langage machine à un autre et plus généralement d'une architecture matérielle à une autre.

Un programme à base de bytecode est exécuté par un interpréteur appelé machine virtuelle, car elle exécute le code tout comme un microprocesseur. L'avantage est la portabilité : le même bytecode peut être exécuté sur diverses plates-formes ou architectures pour lesquelles un interpréteur existe. Un programme sous forme de bytecode peut donc être transmis d'une machine à une autre, et être interprété puis exécuté sans modification de celui-ci par différents types d'architectures matérielles. L'avantage est le même que pour les scripts, qui sont directement interprétés (et non compilés en bytecode). Cependant, le bytecode est plus concret, plus compact et plus facile à manipuler qu'un script, prévu pour être intelligible par l'homme. Pour ces raisons, les performances des interpréteurs de bytecode sont généralement bien meilleures que celles des interpréteurs de scripts.

Pour bénéficier de ces avantages, aujourd'hui de nombreux langages interprétés sont en fait compilés en bytecode avant d'être exécutés par un interpréteur. C'est le cas par exemple de PHP (lorsqu'il est utilisé pour des applications), de Tcl, de Python. Un programme Java est habituellement transmis sous forme de bytecode à une machine hôte qui utilisera une compilation à la volée pour traduire le bytecode en code machine avant exécution. Les implémentations actuelles de Perl et de Ruby utilisent non pas du bytecode, mais une structure en arbre qui se rapproche de la représentation intermédiaire des compilateurs.

Les p-codes diffèrent des bytecodes par le codage de leurs opérations, qui peut être de plusieurs octets avec une taille variable, tout comme les opcodes de nombreux processeurs. Ils ont un plus haut niveau descriptif, comme « afficher cette chaine de caractères » ou encore « effacer l'écran ». Le BASIC et quelques versions de Pascal utilisent un p-code.

Exemples

• O-code de BCPL ;
• CLISP, une implémentation de Common Lisp, ne compile qu'en bytecode ;
• CMUCL, une implémentation de Common Lisp, peut compiler en bytecode ou en code natif ; le code natif est bien plus compact ;
• OCaml peut compiler un bytecode compact, mais pas seulement ; le bytecode d'OCaml et son interpréteur (ocamlrun) semblent former l'une des combinaisons les plus efficaces ^{[réf. nécessaire]} parmi tous les bytecodes existants ;
• Microsoft .NET Common Intermediate Language, exécuté par le Common Language Runtime ;
• Java de Sun Microsystems (voir Bytecode Java) ;
• Python, où un module (fichier module.py) est compilé vers du bytecode (fichier module.pyc) à l'importation durant l'exécution, mais pas nécessairement à l'exécution ;

>>> import dis #"dis" - Disassembler of Python byte code into mnemonics.
>>> dis.dis('print("Hello, World!")')
  1           0 LOAD_NAME                0 (print)
              2 LOAD_CONST               0 ('Hello, World!')
              4 CALL_FUNCTION            1
              6 RETURN_VALUE

• Le SPIN du Propeller de Parallax Inc.