Я хочу створити віртуальну машину, чи є хороші посилання? [зачинено]

Я хочу створити віртуальну машину як незалежний від платформи спосіб запустити якийсь ігровий код (по суті, сценарій).

Віртуальні машини, про які я знаю в іграх, досить старі: Z-Machine Infocom , LucasArts ' SCUMM , id Software's Quake 3 . Як розробник .net, я знайомий з CLR і вивчив інструкції CIL, щоб отримати огляд того, що ви реально реалізуєте на рівні VM (порівняно з мовним рівнем). Я також трохи запитався в 6502 Assembler протягом останнього року.

Справа в тому, що тепер, коли я хочу це здійснити, мені потрібно копати трохи глибше. Я знаю, що існують VM на основі стека та реєстру, але я дійсно не знаю, який з них краще в чому і якщо є більше або гібридні підходи. Мені потрібно розібратися з керуванням пам’яттю, вирішити, які типи низького рівня входять до складу ВМ, і мені потрібно зрозуміти, чому такі речі, як ldstr, працюють так, як це відбувається.

Мій єдиний довідник (крім матеріалів Z-Machine) - це Анотований стандарт CLI , але мені цікаво, чи є краща, більш загальна / фундаментальна лекція для ВМ? В основному щось на кшталт Книги Драконів , але для візиток? Мені відомо про мистецтво комп’ютерного програмування Дональда Кнута, яке використовує VM на основі реєстру, але я не впевнений, наскільки застосовна ця серія досі, тим більше, що вона ще недобудована?

Роз'яснення: мета полягає у створенні спеціалізованого ВМ. Наприклад, Z-Machine Infocom містить OpCodes для встановлення кольору фону або відтворення звуку. Тому мені потрібно розібратися, скільки йде в VM як OpCodes проти компілятора, який бере сценарій (мова TBD) і генерує з нього байт-код, але для цього мені потрібно зрозуміти, що я насправді роблю.

¹ Я знаю, сучасна технологія дозволить мені просто інтерпретувати мову сценаріїв на високому рівні. Але де в цьому веселощі? :) Це також трохи важко в Google, тому що віртуальні машини в наш час часто асоціюються з віртуалізацією ОС VMWare типу ...

Я б почав з перевірки Луї . І як вибіркова реалізація, і як дуже зручна VM / мова поза коробкою, якщо ви нарешті вирішите не скочувати свою.

Вихідний код дуже читабельний, а також є Анотований вихідний код . І деякі проектні документи, написані головним автором, Роберто Ієрусалімщі.

Нарешті, якщо ви вирішите використовувати його замість власного, ви виявите, що він давно був улюбленим серед розробників ігор, і реалізація JIT дуже висока .

Стосовно стека проти реєстру, я думаю, що VM на основі стека спрощені, але компілятор може бути складнішим. Як зазначається в документі Iesualimschy, Lua був одним з перших віртуальних машин на основі реєстру, але згодом з'явилося кілька інших, особливо це стосується LLVM, Dalvik та деяких сучасних віртуальних машин JavaScript.

На даний момент я не маю жодних конкретних ресурсів, з якими можна зв’язати вас, але я досліджував подібну тему в минулому і виявив, що Smalltalk VM також є хорошим навчальним посібником. Існує багато наукових праць та статей про байтові коди, які використовуються Smalltalk, а також написання перекладачів та віртуальних машин для використання цього байтового коду. Пошук у Google smalltalk vm implementationчи smalltalk bytecode interpreterповинен отримати багато читального матеріалу.

Якщо ви хочете переглянути якийсь вихідний код або спробувати реалізацію, я рекомендую версії Squeak або Pharo.

Зв'язана мова / VM Self також може вас зацікавити, оскільки Self - це в основному Smalltalk з об'єктами на основі прототипу (схожий на JavaScript).

Я б почав з аналізу того, як [скрипт] вихідного коду потрапляє у вашу машину чи середовище виконання.

Якщо у вас є щось на кшталт документів HTML, <a onclick="dosomething();">вам знадобиться дуже швидкий компілятор, швидкість виконання байт-коду насправді не має великого значення в цьому випадку. Якщо випадки використання ближче до Java / .NET, де ви можете дозволити повноцінну компіляцію, то архітектура VM та структура байт-коду будуть ближчими байт-кодами Java або IL.

Ще один критерій - це те, що я називаю «клейкості». Спочатку сценарії розроблялися як мови клею - скрипти просто визначають спосіб з'єднання різних нативних функцій разом (Perl, Python, Ruby, JS). У цьому випадку ефективність VM та байт-коду набагато менш важлива, ніж у випадку Java / .NET, коли більшість вашого коду - це функції, написані на самій мові.

І останній головний критерій, який я б використав, - це розширюваність вашої мови. Якщо ви плануєте додати до мовного виконання багато рідних об'єктів / функцій, реалізованих, скажімо, на C ++, то ваша архітектура VM повинна бути "зручною" для інтеграції з C ++. Наприклад: якщо ви плануєте піддавати скриптам об'єкти C ++ такими, якими вони є, то єдиним варіантом для вас буде вважати посилання на керування купою (як Python, див. Приклад інтеграції: boost :: python). Якщо ви плануєте використовувати рухому / ущільнювальну купу / GC, це буде інша історія. Спосіб додавання рідних матеріалів до програми Lua трохи складний [для розробників C ++].

Іншими словами, спробуйте визначити спочатку свій типовий варіант використання, і вам буде простіше запропонувати, що вам прочитати.