超级简单的虚拟机（Python 实现）
我们这次实现的简单虚拟机，和计算机的 cpu 有点类似。无非就是取指令，执行指令之类的操作。
常见的虚拟机通常分为两类，一种是栈式虚拟机，另一种是寄存器虚拟机。比如说 CPython, Jvm 就是基于栈的虚拟机，而 lua 则是基于寄存器的虚拟机。
我们这次实现的“玩具”虚拟机，就是一种基于栈的虚拟机。
虚拟机有三个重要属性，code 代表要执行的指令列表，stack 用于保存临时变量，而 addr 代表当前指令的地址。
# Python高效编程
class Machine:
def __init__(self, code):
self.code = code
self.stack = list()
self.addr = 0
原理其实很简单，我们通过不断获取当前指令地址，从指令列表中获取指令和数据，如果是数字或者字符串，就压入栈中；如果是指令，就执行相应函数。
为了少些几个字符，我们向 Machine 类中添加几个方法：
def push(self, value):
self.stack.append(value)
def pop(self):
return self.stack.pop()
@property
def top(self):
return self.stack[-1]
我们通过 dispatch 方法，来判断当前从指令列表中取得的片段是指令还是数据：
def dispatch(self, opcode):
dispatch_map = {
"%": self.mod,
"*": self.mul,
"+": self.plus,
"-": self.minus,
"/": self.div,
"==": self.eq,
"cast_int": self.cast_int,
"cast_str": self.cast_str,
"drop": self.drop,
"dup": self.dup,
"exit": self.exit,
"if": self.if_stmt,
"jmp": self.jmp,
"over": self.over,
"print": self.print,
"println": self.println,
"read": self.read,
"stack": self.dump_stack,
"swap": self.swap,
}
if opcode in dispatch_map:
dispatch_map[opcode]()
elif isinstance(opcode, int):
self.push(opcode)
elif isinstance(opcode, str)\
and opcode[0] == opcode[-1] == '"':
self.push(opcode[1:-1])
dispatch_map 就对应我们在 Machine 类中实现的方法。
比如说 plus 方法和 jmp 方法：
def plus(self):
v2 = self.pop()
v1 = self.pop()
self.push(v1 + v2)
def jmp(self):
addr = self.pop()
if 0 <= addr < len(self.code):
self.addr = addr
else:
raise RuntimeError("addr must be integer")
其余方法也很简单，大家可以直接查看源代码。
好了，在加入一个 run 函数，我们就可以解释代码了。只要当前地址小于指令长度，就不断取指令，执行指令。
def run(self):
while self.addr < len(self.code):
opcode = self.code[self.addr]
self.addr += 1
self.dispatch(opcode)
我们创建 Machine 类，并执行 run 函数：
>>> from vm import Machine
>>> Machine([521, 1314,"+", 6, "*","println"]).run()
11010
我们还可以给虚拟机加一个交互式界面：
def repl(prompt="VM>> "):
welcome()
while True:
try:
text = read(prompt)
code = list(tokenize(text))
code = constants_fold(code)
Machine(code).run()
except (RuntimeError, IndexError):
stdout.write("1表达式不合法\n")
except KeyboardInterrupt:
stdout.write("请使用exit退出程序\n")
在读取用户输入字符串之后，对字符串处理：
def parse_word(word):
try:
return int(word)
except ValueError:
try:
return float(word)
except ValueError:
return word
def tokenize(text):
for word in text.split():
yield parse_word(word)
最后放张效果图：
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