15158846557 在线咨询 在线咨询
15158846557 在线咨询
所在位置: 首页 > 营销资讯 > 网站运营 > 如何实现一个简单的虚拟机?

如何实现一个简单的虚拟机?

时间:2024-01-09 00:00:01 | 来源:网站运营

时间:2024-01-09 00:00:01 来源:网站运营

如何实现一个简单的虚拟机?:可以参考一下CPU的相关实现,做一个指令的子集就行。

如果只是做赋值、循环、函数调用的话,我们还需要引入加减法,判断,跳转功能。

然后我们管理两段空间,分别是指令空间、数据空间就好了。

指令采用一个简单方式,1个字节的指令编码,1个标志判断,2个2字节参数。

typedef struct inst{ unsigned char code; // 指令 unsigned char cond, // 执行该指令的条件 unsigned short p1, p2; // 参数1、2} inst_t;typedef unsigned short data_t; // 我们操作的就是16位数接下来我们需要有一个保存状态的结构

typedef struct vm_state{ int ip; // 指令ptr int flag; // 记录最后判断的标志 inst_t *code; // 代码段地址 data_t *data; // 数据段地址} vm_state_t;定义一下需要的指令:

#define IADD 1 // 加法#define ISUB 2 // 减法#define ICMP 3 // 判断#define IJMP 4 // 跳转#define IMOV 5 // 赋值#define ISTIP 6 // 保存IP#define ILDIP 7 // 设置IP(跳转)#define ILD 8 // 加载一个立即数#define IOUT 9 // 输出#define ISTOP 255 // 挂起虚拟机定义一下执行指令的条件,也就是说在什么条件下才执行该指令

#define FNA 0 // 任何状态下都执行#define FEQ 1 // 状态为“相等”时执行#define FNE 2 // 状态为“不等”时执行好了,然后我们可以写一个虚拟机的执行的函数了

void execute(vm_state_t *state){ for (;;) // 执行到挂起为止 { inst_t *current = state->ip; state->ip++; // 取出指令以后自动ip后移 if (current->cond != FNA && current->cond != state->flag) // 该指令要求的状态不符合当前状态,略过 continue; switch (current->code) { case IADD: // 将p1指向的数据加上p2指向的数据 state->data[current->p1] += state->data[current->p2]; break; case ISUB: state->data[current->p1] -= state->data[current->p2]; break; case ICMP: // 比较p1指向的数据和p2指向的数据 if (state->data[current->p1] == state->data[current->p2]) state->flag = FEQ; else state->flag = FNE; break; case IJMP: // 跳转,指令根据p1进行偏移 state->ip += current->p1; break; case IMOV: // 将p1指向的数据设置为p2指向的数据 state->data[current->p1] = state->data[current->p2]; break; case ISTIP: // 把IP保存到p1指向的数据 state->data[current->p1] = (data_t) state->ip; break; case ILDIP: // 将IP设置为p1指向的数据,该指令会导致跳转 state->ip = state->data[current->p1]; break; case ILD: // 将立即数p2加载到p1指向的数据 state->data[current->p1] = p2; break; case IOUT: // 输出p1指向的数据 printf("%d/n", state->data[current->p1]); break; case ISTOP: return; } }}这虚拟机就算写完了。

这个虚拟机能做点什么呢?比如做一个类似这样的加法还是可以的:

int sum = 0;for (int i = 1; i != 101; i++) sum += i;我们可以这样处理:

保存sum在数据段0号

保存i在数据段1号

保存101立即数在数据段2号

保存立即数1在数据段3号

翻译的指令如下:

0000 ILD 2, 100 // 放立即数101到2号位0001 ILD 3, 1 // 放立即数1到3号位0002 ILD 1, 1 // 放立即数1到变量i0003 ILD 0, 0 // 放立即数0到变量sum0004 ICMP 1, 2 // 比较i和1010005 [FEQ] IJMP 3 // 如果相等(i==101)就跳转到9,因为指令执行完ip为6,所以+3就到了9 0006 IADD 0, 1 // sum += i0007 IADD 1, 3 // i++,3号位保存的就是10008 IJMP -5 // 跳转到4,因为指令执行完ip为9,所以减5就到了指令40009 IOUT 0 // 输出sum0010 ISTOP // 挂起要想测试一下,写一个函数把这些指令放进去就行。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>inst_t sample_code[] ={ { ILD, FNA, 2, 100 }, { ILD, FNA, 3, 1 }, { ILD, FNA, 1, 1 }, { ILD, FNA, 0, 0 }, { ICMP, FNA, 1, 2 }, { IJMP, FEQ, 3, 0 }, { IADD, FNA, 0, 1 }, { IADD, FNA, 1, 3 }, { IJMP, FNA, -5, 0 }, { IOUT, FNA, 0, 0 }, { ISTOP, FNA, 0, 0 }};data_t data_seg[16];void main(int argn, char *argv[]){ vm_state_t state; memset(&state, 0, sizeof(state); state->code = sample_code; state->data = data_seg; execute(state);}这个简单的虚拟机是否可以实现函数调用呢?答案是可以的,利用ISTIP、ILDIP就可以了,返回地址可以保存在数据段中。

这个虚拟机非常简单,效率低、空间浪费、功能有限,不过在这个基础上可以自己优化、扩充嘛。

关于需要阅读什么书籍?这个要看自己当前的水平了,直接介绍专业著作怕是不一定能看的下去。我建议可以自己先写着玩玩,实现一些功能,尝试编译一些自定义的脚本代码到自己的虚拟机上,然后再阅读一点编译原理、垃圾回收、JIT相关的文章,看看Intel、ARM的CPU的指令手册,把自己实验性质的虚拟机做的像样一些。玩的差不多了,可以看看

http://www.jilp.org/vol5/v5paper12.pdf

最后:上述代码回答时随手写的,没有编译调试过,难免有很多笔误...

关键词:虚拟,简单,实现

74
73
25
news

版权所有© 亿企邦 1997-2025 保留一切法律许可权利。

为了最佳展示效果,本站不支持IE9及以下版本的浏览器,建议您使用谷歌Chrome浏览器。 点击下载Chrome浏览器
关闭