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NEXT社区小课堂 | 第十五课:NEO虚拟机

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NEXT社区小课堂 | 第十五课

NEO虚拟机




之前一篇《NEO编辑器》中说明了NEO编译器是怎么把CIL转成NEO虚拟机的opcode,那vm虚拟机又是怎么处理这些代码的,这篇文章我们看下虚拟机的代码。


01、框架



在框架图中,我们可以看出Virtual Machine有以下作用:


1、读取Opcode(smart contract),在Execution Engine中执行。

2、Execution Engine可以进行逻辑运算。

3、Interop Service可以调用External Data。

4、系统调用(OP_SYSCALL)可以访问区块链账本的信息。

下面我们先看一下虚拟机如何读取Opcode:


02、VM对象关系

下面展示的图不是UML, UML太麻烦,还是脑图比较符合思维逻辑的发展。




1、Execution Engine:执行引擎

2、Execution Context:执行上下文

3、Stack Item:堆栈的一条数据

4、Crypto:C#的加密库


03、执行引擎




1、IScriptTable里面存贮了AppCall命令可以调用的其他contract的代码,这一块需要研究一下区块链的实现,这个以后再仔细研究。

2、InteropService专门用来响应SYSCALL,具体有哪些是系统调用,用来干什么的,后面通过例子再来说明。

3、InvocationStack是调用栈,传入参数,调用其他合约都会有一个新的调用栈。

4、EvaluationStack是计算栈,用来执行操作。

5、AltStack是备用栈,计算栈算出的中间结果可以保存在备用栈。


04、执行上下文



 

每个变量都蛮好理解的,重点是下面看看怎么用的:


05、vm执行流程




1、构造,此时可以传入script container,script table,后面我们看看在区块链上这些都是从哪里来的,这里只专注于vm的执行流程,暂且不深究了。

2、加载.avm,avm是编译器编译出来的一串数字,通过engine.LoadScript可以加载。

3、execute开始执行, 下面看一下代码:


public void Execute(){       State &= ~VMState.BREAK;       while (!State.HasFlag(VMState.HALT) && !State.HasFlag(VMState.FAULT) && !State.HasFlag(VMState.BREAK))            StepInto();}
public void StepInto()
{
if (InvocationStack.Count == 0) State |= VMState.HALT;
if (State.HasFlag(VMState.HALT) || State.HasFlag(VMState.FAULT)) return;
OpCode opcode = CurrentContext.InstructionPointer >= CurrentContext.Script.Length ? OpCode.RET : (OpCode)CurrentContext.OpReader.ReadByte();
try
{
ExecuteOp(opcode, CurrentContext);
}
catch
{
State |= VMState.FAULT;
}
}


看一下这行代码:


OpCode opcode = CurrentContext.InstructionPointer >= CurrentContext.Script.Length ? OpCode.RET : (OpCode)CurrentContext.OpReader.ReadByte();


1、代码执行完了以后,插入OpCode.RET

2、如果不是RET,则read一个字节的opcode

ExecuteOp函数就是具体的执行OpCode的语义,我们通过一个例子来说明。


06、具体的一个例子

还是上次的那个代码:


using Neo.SmartContract.Framework;using Neo.SmartContract.Framework.Services.Neo;

public class Sum : SmartContract
{
public static int Main(int a, int b)
{
return a + b;
}
}


测试虚拟机的代码:


using System;using System.IO;using System.Linq;using Neo;using Neo.VM;using Neo.Cryptography;

namespace ConsoleApplication1
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var engine = new ExecutionEngine(null, Crypto.Default);
engine.LoadScript(File.ReadAllBytes(@"C:\……\Test1.avm"));

using (ScriptBuilder sb = new ScriptBuilder())
{
sb.EmitPush(4); // 对应形参 b
sb.EmitPush(3); // 对应形参 a
engine.LoadScript(sb.ToArray());
}

engine.Execute(); // 开始执行

var result = engine.EvaluationStack.Peek().GetBigInteger(); // 在这里设置返回值
Console.WriteLine($"执行结果 {result}");
Console.ReadLine();
}
}
}


本文来源:https://www.jianshu.com/p/b7a50b7e0db0

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