云风的 BLOG: 实现一个虚拟机

在编程的世界中，只有你想不到的事情，懒的做的事情，没有做不到的事情。

曾经一度为使用哪种脚本嵌入游戏犯愁，lua 的源码过了几遍，python 的也看了点。lcc 也试过，还有 ch 什么的。真正用在项目里的就是 lua 和 python 了。我个人更偏好 lua 一点。越读它的 source code 越觉得它作为世界上最快的脚本语言，是名副其实。

很早以前，我觉得显示一个图片很难，好象发现很简单。曾经觉得汇编很难，结果发现很简单。曾经担心 C++ 太复杂学不会，现在已经感觉游刃有余了。还有学习 perl php 或者是 stl mfc 这样的库，不懂的时候都觉得难，懂了却是不过如此。

对于游戏，说什么掌握 3d ，网络编程，无非是些技术方向而已。肯花时间，一定没问题的。

这次是脚本虚拟机。已经想了很久了，怕太复杂需要投入过多时间和精力。可事实上，写起来却又一次发现不过如此。

上周五开始有这个念头的。自己实现脚本，一可以再享受一次编码的兴奋。二是自己实现的东西方便控制，想加什么加什么，想改什么改什么。语言也可以重新设计。三就是性能心里有底，看了那么多人家的实现，该怎么做好，也应该有数了。最后就是安全问题。网络游戏防外挂和逆向工程的问题，嘿嘿。估计是学术上为人鄙视，但我不得不重视的环节。

一开始我想用纯 C 做。不为别的，就是想练习一下 C 语言的功底。写了 1500 行程序，花了两天一晚。周日的时候，写到 gc 的部分就受不了了。对比以前写的 C 程序，感觉好了很多。但是比较自己的 C++ 代码，还是不够优美。一咬牙，C++ 重构。

到批昨天晚上，已经把先实现的东西弄完了。大约实现了基本逻辑，和堆栈，table ，函数等的支持，2000多行代码。最后 gc 模块写的比较顺利。用的标记整理算法。做的时候希望运行时减少一些大块内存移动。就在内部做了分页。原来以后是个小优化，后来为这个吃够了苦头。

晚上的时候， gc 完成，用 byte code 写了一个递归算阶程的小程序测试，并定义了函数嵌套。结果问题百出啊。最近几年写程序越写越顺，都有点飘飘然了。觉得自己编码几乎不会出错。腹稿一般都打的比较好。这次做设计也是腹稿打了很久，去年年末就在想实现了。酝酿到现在才动手写，觉得出了错也是小问题的。没想到，bug 折磨了一夜。

最初的问题来至于我对 byte code 本身的处理。byte code 我也设计成了 gc object 可以被回收和整理的。结果，一段被执行的代码也成了不稳定的东西，运行了一半，gc 跑起来，可能运行指针都飞了。后半截代码有可能不在原来的位置。这是现在发现设计考虑不成熟的唯一一个地方。解决了这个问题之后，就开始漫长的 debug 。

因为我是真正的内存整理的 gc ，所以的 gc object 都可能不在他们原来的位置，甚至任何一个虚拟机调用后，指针都会变的不可靠。而且监控内存很不方便。前面采用的分页整理害苦了我。而且第一页还是一个特别页，stack 会 share 一部分空间。这样虽然可以保证整个虚拟机跑在几大快内存上，绝对不产生任何内存碎片，但是 gc 代码异常复杂。

最近又比较累，半夜里头脑开始不清醒，只好到处加 assert。好在测试程序写的还可以，加的越多，新问题就越少。直到白天中午。才确保问题都被找到。

这次写这个东西，我悟到几个道理：
一个把 C 语言代码能写的非常优美的人，写 C++ 会更上一层楼。以后应该多多写纯 C 代码提高 C++ 功力。
熬夜写代码是兴奋的，但是熬夜调试复杂的程序，最好少干。
原理弄懂了，没有什么程序难写。但是原理自己悟的效果要好过看书。

下一步就是写编译器了 :)

Comments

想不到2020年了，看lua532的代码，翻查资料，找到了这里。

Posted by: 香克斯 | (29) July 8, 2020 07:59 PM

看了若干大神的博客，默默点了浏览器收藏，向前辈学习！

Posted by: 陶肖宇 | (28) December 29, 2017 03:07 PM

在Google搜索``语言虚拟机实现''结果来到了这里，虽然云风大大没有讲具体是怎么做的，不过倒是看到了一点和我一样的东西：用递归定义的阶乘来测试——哈哈，我也是这样呢;-)虽然我只是写个解释器，不带虚拟机的而已～

Posted by: Liutos | (27) November 5, 2012 01:36 PM

路过进来看看！！

Posted by: Johney | (26) June 28, 2011 11:46 AM

怎么回事啊

Posted by: Oil Paintings | (25) November 25, 2010 01:24 PM

哦、、天拉‘’这些编程的我是一点也不通啊

Posted by: Oil Paintings | (24) November 25, 2010 01:22 PM

兄弟,您现在还在搞虚拟机吗,我现在在写一个可以运行有流程控制语句的脚本语言的虚拟机,想请教点经验.

Posted by: lymastee | (23) August 19, 2010 03:11 PM

C脚本和虚拟机我3年前就做出来了
http://www.kipway.com

Posted by: cqjiang | (22) April 3, 2007 08:14 PM

看着你们都是高手，想多请教一下。
我的email：clcarwin@gmail.com

Posted by: 陈亮 | (21) January 6, 2007 10:20 PM

计划做一个ia32虚拟机，请指点指点呀！

Posted by: 陈亮 | (20) January 6, 2007 10:14 PM

可以学到新的东西，可以更加理解别人的设计并用的更好。

用在自己的游戏上更加不容易被破解。

可以根据实际情况调整实现，达到更高的效率。

Posted by: Cloud | (19) March 9, 2006 03:26 PM

想问问自己研究虚拟机的设计有些什么应用价值,能否举几个例子?

Posted by: Anonymous | (18) March 9, 2006 01:07 PM

前期的分析、编译和基本的虚拟机都还好，特别是对于比较简单的语法而言。但是真个系统的完成仅仅依赖语法分析、编译和虚拟机是不够的。后面的系统函数、执行二进制文件、代码库的互相包含都是非常重要而且必须实现的东西，很可惜，这些东西在书上都很难找到资料，而且往上资料也不多。大家只好自己摸索摸索了。另外，面向对象的实现也比过程的实现复杂很多。

Posted by: Janhail | (17) December 3, 2005 05:19 PM

编译器可以先定义好语言的结构，有了巴科斯范式后，先用lex/yacc生成一个做做实验，修改语法，比较满意后再动笔自己写。楼主，还是不要晚睡，要不对身体没好处，我以前也这样，深受其害。

Posted by: dawndu | (16) November 30, 2005 06:11 PM

现在在无比头痛的写编译器中，已经两天4点才睡觉了。

无奈，白天杂事太多。出差太久思路需要好一阵子才回的来。

我想这些东西尽信书不如无书，遇到问题就找资料终归不太好。我现在在做一遍扫描的编译器。不想扫描那么多次。

Posted by: Cloud | (15) November 29, 2005 11:36 PM

实现虚拟机的中文文章就找到这篇，最近写编译器，还好有点编译原理的底子，基本上编译前端没有什么好说的，后端的代码优化就头疼了，写一个玩玩的虚拟机也没什么，要写实用的太多问题要考虑，不知楼主有什么资料？BTW,顺便看了你的主页，武钢三中，莫不是在青山区红钢城？

Posted by: dawndu | (14) November 28, 2005 11:29 PM

读书的时候我没有好好学C,现在有点后悔了.
现在又想学JAVA.哎~~~~~

Posted by: jeff | (13) November 26, 2005 10:24 PM

哈哈,老大,我是搁一会又来看贴子,终于看到您回复了,好激动呀,老大您是在广州?小弟今年刚毕业在广州工作!