NEXT社区小课堂 | 第十五课：NEO虚拟机

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由于近期NEXT社区加入很多新的小伙伴，有在校大学生，有对区块链感兴趣的传统企业从业者。为了更方便、更系统的让NEXT社区的伙伴们了解NEO的技术知识，因此我们开设了小课堂，每周3节，向大家普及NEO相关的知识要点！

NEXT社区小课堂 | 第十五课

NEO虚拟机

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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：

02VM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：

05vm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;
       }
}

（可左右滑动查看）

看一下这行代码：

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

（可左右滑动查看）

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;
    }
}

（可左右滑动查看）

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();
        }
    }
}

（可左右滑动查看）

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

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