Kotlin Virtual Machine

一个用 Kotlin 实现的简单但功能完整的虚拟机，支持基本的算术运算、控制流、函数调用等功能。

特性

• 基于栈的虚拟机架构
• 支持变量存储和访问
• 完整的算术和逻辑运算支持
• 控制流（条件判断、循环）
• 函数调用和返回
• 详细的执行日志输出
• 内置安全限制，防止栈溢出和无限递归

指令集

栈操作

• PUSH value - 将值压入栈
• POP - 弹出栈顶值

算术运算

• ADD - 加法 (a + b)
• SUB - 减法 (a - b)
• MUL - 乘法 (a * b)
• DIV - 除法 (a / b)
• NEG - 取负 (-a)

逻辑运算

• NOT - 逻辑非 (!a)

比较运算

• EQUAL - 相等比较 (a == b)
• NOT_EQUAL - 不等比较 (a != b)
• LESS_THAN - 小于比较 (a < b)
• GREATER_THAN - 大于比较 (a > b)
• LESS_EQUAL - 小于等于比较 (a <= b)
• GREATER_EQUAL - 大于等于比较 (a >= b)

变量操作

• STORE name - 存储变量
• LOAD name - 加载变量

输出操作

• PRINT - 打印栈顶值
• PRINTF - 格式化打印

控制流

• LABEL label - 定义标签
• JMP label - 无条件跳转
• JZ label - 条件跳转（栈顶为0/false时跳转）

函数操作

• CALL label - 函数调用
• RETURN - 函数返回

程序控制

• HALT - 停止执行

安全限制

• 最大栈深度：1000
• 最大调用栈深度：100

使用示例

基本算术运算

// 计算 1 + 2 并打印结果
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.PUSH, 1))
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.PUSH, 2))
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.ADD))
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.PRINT))

变量使用

// 存储和加载变量
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.PUSH, 10))
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.STORE, "x"))
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.LOAD, "x"))

条件语句

// if (x > 0) print(x)
val endLabel = newLabel()
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.LOAD, "x"))
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.PUSH, 0))
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.LESS_EQUAL))
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.JZ, endLabel))
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.LOAD, "x"))
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.PRINT))
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.LABEL, endLabel))

函数定义和调用

// 定义函数
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.LABEL, functionLabel))
// ... 函数体指令 ...
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.RETURN))

// 调用函数
vm.addInstruction(Instruction(OpCode.CALL, functionLabel))

调试功能

虚拟机支持详细的执行日志输出，可以通过 setVerboseMode 控制：

vm.setVerboseMode(true) // 启用详细输出

输出示例：