Je veux construire une machine virtuelle, y a-t-il de bonnes références? [fermé]

Je cherche à construire une machine virtuelle comme un moyen indépendant de la plate-forme pour exécuter du code de jeu (essentiellement des scripts).

Les machines virtuelles que je connais dans les jeux sont plutôt anciennes: Z-Machine d' Infocom , SCUMM de LucasArts , Quake 3 d' id Software . En tant que développeur .net, je connais le CLR et j'ai examiné les instructions CIL pour obtenir un aperçu de ce que vous implémentez réellement au niveau d'une machine virtuelle (par rapport au niveau de la langue). J'ai également essayé un peu le 6502 Assembler au cours de la dernière année.

Le truc, c'est que maintenant que je veux en implémenter un, je dois creuser un peu plus. Je sais qu'il existe des machines virtuelles basées sur la pile et les registres, mais je ne sais pas vraiment laquelle est meilleure dans quoi et s'il existe des approches plus ou hybrides. J'ai besoin de gérer la gestion de la mémoire, de décider quels types de bas niveau font partie de la machine virtuelle et de comprendre pourquoi des choses comme ldstr fonctionnent ainsi.

Mon seul livre de référence (à part les éléments Z-Machine) est le CLI Annotated Standard , mais je me demande s'il y a une meilleure conférence, plus générale / fondamentale pour les VM? Fondamentalement, quelque chose comme le Dragon Book , mais pour les machines virtuelles? Je connais l' art de la programmation informatique de Donald Knuth qui utilise une machine virtuelle basée sur un registre, mais je ne sais pas dans quelle mesure cette série est toujours applicable, d'autant plus qu'elle n'est toujours pas terminée?

Clarification: L'objectif est de construire une VM spécialisée. Par exemple, la Z-Machine d'Infocom contient des codes d'opération pour définir la couleur d'arrière-plan ou jouer un son. J'ai donc besoin de comprendre combien va dans la machine virtuelle en tant que OpCodes par rapport au compilateur qui prend un script (langage TBD) et génère le bytecode à partir de celui-ci, mais pour cela, je dois comprendre ce que je fais vraiment.

¹ Je sais, la technologie moderne me permettrait d'interpréter à la volée un langage de script de haut niveau. Mais où est le plaisir là-dedans? :) C'est aussi un peu difficile à google car les machines virtuelles sont aujourd'hui souvent associées à la virtualisation de système d'exploitation de type VMWare ...

Je commencerais par vérifier Lua . À la fois comme exemple d'implémentation et comme machine virtuelle / langage très utilisable dès le départ si vous décidez finalement de ne pas lancer le vôtre.

Le code source est très lisible, et il y a aussi le code source annoté . Et certains documents de conception rédigés par l'auteur principal, Roberto Ierusalimschy.

Enfin, si vous choisissez de l'utiliser au lieu du vôtre, vous constaterez qu'il a longtemps été un favori parmi les développeurs de jeux et qu'il existe une implémentation JIT très performante .

À propos de la pile par rapport au registre, je pense que les machines virtuelles basées sur la pile sont plus faciles à concevoir, mais le compilateur peut être plus complexe. Comme le note le document Iesualimschy, Lua a été l'une des premières machines virtuelles de langage basées sur un registre, mais par la suite, plusieurs autres ont vu le jour, notamment LLVM, Dalvik et certaines machines virtuelles JavaScript modernes.

Je n'ai pas de ressources spécifiques pour vous mettre en relation pour le moment, mais j'ai fait des recherches sur un sujet similaire dans le passé et j'ai trouvé que la machine virtuelle Smalltalk était également une bonne aide à l'apprentissage. Il existe de nombreux articles universitaires et articles écrits sur les codes d'octets utilisés par Smalltalk, ainsi que des interprètes et des machines virtuelles pour utiliser ce bytecode. Une recherche Google pour smalltalk vm implementationou smalltalk bytecode interpreterdevrait produire beaucoup de matériel de lecture.

Si vous souhaitez voir du code source ou essayer une implémentation, je recommande les versions Squeak ou Pharo.

Le langage / VM Self associé peut également vous intéresser, car Self est essentiellement Smalltalk avec des objets basés sur des prototypes (similaires à JavaScript).

Je commencerais par analyser comment le code source [script] pénètre dans votre machine ou environnement d'exécution.

Si vous avez quelque chose comme dans les documents HTML, <a onclick="dosomething();">vous aurez besoin d'un compilateur très rapide, la vitesse d'exécution du bytecode n'a pas vraiment d'importance dans ce cas. Si vos cas d'utilisation sont plus proches de Java / .NET où vous pouvez vous permettre une compilation complète, l'architecture VM et la structure de bytecode seront plus proches des bytecodes Java ou IL.

Un autre critère est ce que j'appelle "gluosité". À l'origine, les scripts ont été développés en tant que langages de collage - les scripts définissent simplement la manière de connecter les différentes fonctions natives entre elles (Perl, Python, Ruby, JS). Dans ce cas, l'efficacité de VM et bytecode est beaucoup moins critique que dans le cas de Java / .NET lorsque la plupart de votre code sont des fonctions écrites dans le langage lui-même.

Et le dernier critère majeur que j'utiliserais est l'extensibilité de votre langue. Si vous envisagez d'ajouter à votre langage d'exécution de nombreux objets / fonctions natifs implémentés en C ++, par exemple, votre architecture de machine virtuelle devrait être "pratique" pour l'intégration avec C ++. Par exemple: si vous prévoyez d'exposer au script des objets C ++ tels qu'ils sont, alors la seule option pour vous sera le comptage de références comme une gestion de tas (comme Python, voir boost :: python comme exemple d'intégration). Si vous prévoyez d'utiliser un tas / GC de déplacement / compactage, alors ce sera une autre histoire. La façon dont Lua ajoute des éléments natifs à l'exécution est un peu délicate [pour les développeurs C ++].

En d'autres termes, essayez de définir d'abord votre cas d'utilisation typique et il sera plus facile de suggérer quoi lire pour vous.