从TypeScript开始构建一个轻量级虚拟机（上）

前言

在上篇文章《用 TypeScript 整一门编程语言（伪）》中，我们用 TypeScript 定义了一个抽象语法树。本来之后的工作就是整个后端，生成目标代码。可是编译到那个环境呢？接下来就是整个虚拟机，作为编译的目标。

什么是虚拟机

虚拟机（Virtual Machine，简称VM）是一种软件，它可以模拟一个计算机系统，并允许其他程序在其上运行。虚拟机通常用于在单台物理计算机上运行多个操作系统或应用程序。

虚拟机的基本组件

一个虚拟机通常由以下几个基本组件组成：

• 中间语言（Intermediate Language，简称IL）： IL是一种低级编程语言，它介于高级编程语言和机器代码之间。IL代码通常由编译器生成，然后由虚拟机解释或执行。
• 执行引擎（Execution Engine）： 执行引擎是虚拟机的一个组件，它负责解释或执行IL代码。执行引擎可以是基于栈的，也可以是基于寄存器的。
• 栈（Stack）： 栈是一种数据结构，它遵循后进先出（Last-In First-Out，简称LIFO）的原则。虚拟机通常使用栈来存储局部变量、函数参数和返回值。
• 指令集（Instruction Set）： 指令集是一组指令，这些指令可以由虚拟机执行。指令集通常包括算术指令、逻辑指令、控制流指令和内存访问指令等。

虚拟机的类型

虚拟机有很多种类型，每种类型都有自己独特的特点。常见虚拟机的类型包括：

• 系统虚拟机（System Virtual Machine，简称SVM）： SVM可以模拟整个计算机系统，包括CPU、内存、磁盘和网络设备等。SVM通常用于在单台物理计算机上运行多个操作系统。
• 应用虚拟机（Application Virtual Machine，简称AVM）： AVM可以模拟一个应用程序的运行环境。AVM通常用于在不同的平台上运行同一个应用程序。
• 中间语言虚拟机（Intermediate Language Virtual Machine，简称ILVM）： ILVM可以解释或执行IL代码。ILVM通常用于编译器和解释器的实现。

虚拟机的应用

虚拟机有很多应用，包括：

• 操作系统虚拟化： 虚拟机可以用于在单台物理计算机上运行多个操作系统。这可以提高资源利用率，并简化系统管理。
• 应用程序虚拟化： 虚拟机可以用于在不同的平台上运行同一个应用程序。这可以使应用程序更易于部署和维护。
• 云计算： 虚拟机是云计算的基础设施。云计算提供商通常提供虚拟机作为一种服务，允许用户在云端运行自己的应用程序。

结语

虚拟机是一种强大的工具，它可以用于多种应用。在本文中，我们介绍了虚拟机的基本概念和组件。在下一篇文章中，我们将继续探讨虚拟机的实现细节，并最终实现一个能够执行简单程序的虚拟机。