DIY虚拟机

有时会想到一个很难摆脱的想法。 这发生在我身上。

考虑到当时我还没有想法，所以我决定创建一个虚拟机（VM），在我看来这是个好主意。 如果您有兴趣，那就去切！

理论

首先，一点理论。 一般而言，什么是虚拟机？ 这是一个程序或一组程序，可让您模拟某种硬件平台，即计算机模拟器。

虚拟机本身是不同的，例如，Virtual Box是允许您模拟真实计算机的经典虚拟机，但是JVM（Java虚拟机）无法做到这一点。

我的VM版本与JVM有点相似，只是因为它比旨在创建功能强大的VM的培训项目更多。

记忆

因此，现在让我们找出内存。 为了创建内存，我决定使用无符号的int数组。 数组的大小是使用宏确定的，在我的版本中，内存大小为4096字节（数组中有1024个元素，并且由于在大多数平台上为无符号int数据分配了4个字节，因此1024 * 4 = 4096），除其他外，我们将定义8个寄存器每个8个单元将已经是256个字节（8 * 8 * 4 = 256）。 看起来像这样：

#define MEMSIZE 1024 unsigned int memory[MEMSIZE]; unsigned int reg[8][8]; 

程式设计

我们有内存，但是现在如何为我们的VM编写代码？ 现在，我们将解决这个问题，首先，我们将确定计算机将执行的命令：

 enum commands { /*   / List of commands */ CRG = 1, /* Change ReGister -   [1] */ CRC, /* Change Register Cell [2] */ PRG, /* Put in ReGister -       [3] */ PRC /* Put Register Cell     [4] */ }; 

每个小组都有自己的标志，用于定义一些其他参数。
我们将描述标志：

 enum flags { /*   / List of flags */ STDI = 1, /*   / Standard flag */ STDA /*   / Address flag */ }; 

标准命令的形式为：[命令] [标志] [数据]（某些命令的外观可能有所不同），基于此我们将编写一个简单的解释器：

 if (memory[cell] == CRG && memory[cell + 1] == STDI) { indxX = memory[cell + 2]; cell++; } else if (memory[cell] == CRC && memory[cell + 1] == STDI) { indxY = memory[cell + 2]; cell++; } else if (memory[cell] == PRG && memory[cell + 1] == STDI) { reg[indxX][0] = memory[cell + 2]; cell++; } else if (memory[cell] == PRC && memory[cell + 1] == STDI) { reg[indxX][indxY] = memory[cell + 2]; cell++; } 

indxX和indxY是将当前光标位置存储在reg寄存器中的变量。
Cell是一个变量，用于将当前光标位置存储在内存阵列中。

但是用数字编程不是很方便，因此使用C预处理器将描述汇编程序。 我知道用宏编写asm并不是很好，但是这种解决方案是暂时的。

我们的asm代码如下所示：

 /*  */ #define $CRG {memory[memIndx++] = CRG;} #define $CRC {memory[memIndx++] = CRC;} #define $PRG {memory[memIndx++] = PRG;} #define $PRC {memory[memIndx++] = PRC;} /*  */ #define _$STDI {memory[memIndx++] = STDI;} #define _$STDA {memory[memIndx++] = STDA;} /*  */ #define _$DATA memory[memIndx++] = 

memIndx是一个变量，用于将当前光标位置存储在内存阵列中。

这是我们的汇编代码，将123放入地址[1] [0]的寄存器中（第一个寄存器，零单元）：

 $CRG /*   */ _$STDI /*   STDI */ _$DATA 1; /*   */ $CRC /*   */ _$STDI _$DATA 0; $PRC /*   */ _$STDI _$DATA 123; 

恭喜，我们现在为我们的汽车提供了类似asm的外观！

启动程序

我们设法使我们的机器执行程序，但是代码缺乏从一台机器到另一台机器的可移植性，所以现在我们要从asm创建机器代码生成器（而且我要提醒您，与真实计算机不同，我们的机器具有不以二进制形式显示的机器代码，和十进制数），原则上并没有那么困难，但是首先让我们考虑一下实现。

首先，我们有asm代码，现在我们需要将其转换为数字，然后将生成的机器代码写入.ncp文件（数字代码程序，实际上是文本文件，但为了与其他文件区分开，我想出了自己的扩展名），之后我们需要运行.ncp文件，这很简单，因为我们之前编写的解释器可以识别数字，因此我们只需要从文件中提取数据，然后使用atoi（）将其转换为数字即可。

让我们从言传身行：

读取代码并将其写入文件：

 if (memory[i] == CRG && memory[i + 1] == STDI) { fprintf(code, "%d %d ", CRG, STDI); i++; } else if (memory[i] == CRC && memory[i + 1] == STDI) { fprintf(code, "%d %d ", CRC, STDI); i++; } else if (memory[i] == PRG && memory[i + 1] == STDI) { fprintf(code, "%d %d ", PRG, STDI); i++; } else if (memory[i] == PRC && memory[i + 1] == STDI) { fprintf(code, "%d %d ", PRC, STDI); i++; } 

该代码是ncpGen（）函数主体的一部分。

读取文件及其执行：

 if (prog != NULL) { fread(txt, 1, len, prog); tok = strtok(txt, " "); while (tok != NULL) { memory[i] = atoi(tok); tok = strtok(NULL, " "); if (argc == 3 && strcmp(argv[2], "-m") == 0) { printf("%d\n", memory[i]); } i++; } memInter(); } else { perror("Fail"); } 

现在，让我们定义一个宏，以便代替解释asm，代码变成.ncp：

 #define _toNCP(name) {strcpy(filename, name);} {ncpGen();} 

如果有的话，本文将不介绍所有代码，而只是其中的一小部分！

完整的代码位于项目存储库中 。

非常感谢您的阅读！