自己动手实现一个有JIT的虚拟机

由于发这篇专栏的时候我还在读高二，没学过编译原理，不过我还是去查阅了资料，并试着以我自己的理解实现JITVM。

当你已经熟练了掌握一门编程语言之后，可能你并不满足当前一些语言，于是你觉得自制一门语言，它可以是解释型，也可以是编译型的，目的都是更好的实现及针对化的去满足使用需求，比如一众小游戏基本都有自己的脚本，哪怕再简单的那种，也是对自己游戏开发效率、生态的一种扩充（开发mod），同时删掉一些不太想要的功能，比如游戏脚本我不想让他操作file类，或者runcmd，这些操作都是极为危险的，更何况有人还要发到steam上的创意工坊，于是我们才要自己实现一门比脚本语言性能更好的语言。

然而，当你每开发一个新的项目，就会对你当前的语言有不同的要求，无疑拖慢了开发效率并降低了兼容度，而实现多种语言共同使用一套标准的虚拟机就显得尤为重要。同时考虑到性能，我们还要加入JIT。

这里以JVM的原理为例，因为我并没有深入学过JVM，这里简化来讲，如有不对还请指出：

我们都知道CPU只能运行编译后的机器码，而java编译后是bytecode，即字节码，而我们必须意识到，没有编译过程的代码，一定以某种方式去解释该代码才能运行，所以jvm的底层本质还是会有if去判断代码的，并且我们无需担心if的效率，毕竟if只是写多了很乱而已，效率其实并不低。

以上便是一个VM最最基本、也是最重要的过程--解释非本机代码，并实现方法，也就是说，字节码不直接参与到CPU的执行过程。

而JIT（Just in time compilation）即时编译，才是我们要重点实现的，也是提高性能的根本。

那么，我们该如何去实现一个JIT呢？

我们假设有以下需求的(伪)代码：

static void startGame(String gamePath)

{

Process.Start(gamePath);

}

首先我们进行分析：

1.这是一个static的void，是静态的，void代表不返回，该代码是过程

2.参数为string字符串为常量，甚至实际的时候有可能我们会写死这个程序的路径

3.调用了VM的基本库process，也是静态过程start，传入string

这代码确实很像C#

通过分析我们发现，改该过程可以被简化成以下形势：

startGame("YuanShen.exe");

简化为

Process.Start("YuanShen.exe");

假设process类我们可以编译成本机代码，那么以上代码完全可以被编译成本机代码（数据地址）的形式。

这整个过程，就是JIT做的--把尽可能本机化的代码全部编译成当前平台的本机代码，并把引用放进代码池，运行到这个地方时，直接运行本机代码，而不是在VM内加减寄存器、调用VM方法来进行实现。

于是我们得到JIT一个大概的工作流程：

(代码标准化/统一为字节码)->词法分析->语法分析->语义分析->执行流分析->本机优化->本机代码拼接-->链接VM内数据地址->合成本机代码

其实不难看出，这个过程在编译阶段就执行过一遍，但是他会比字节码编译多一个本机优化，JIT的意义不仅是提高代码的执行效率，也能在不同的平台之上通过获取相关信息进行针对性优化，使得生成的本地代码更快更适应当前平台。

下一篇我们先来实现基础部分，实现一个最简单的VM并在自己的VM运行最简单的代码--hello world！

今天先说到这里吧，手机码字，错误请指出。