《自己动手写 Python 虚拟机》_更理解虚拟机的意义

《自己动手写 Python 虚拟机》_更理解虚拟机的意义_7.1.2 操作列表

【摘要】本书摘自《自己动手写 Python 虚拟机》一书中第7章，第1节，海纳编著。

7.1.2 操作列表

列表对象上定义了很多操作，最典型的就是查找、修改、增加和删除。这一小节分别来研究一下如何实现这些功能。

1. 取下标

列表的取下标非常类似于 C 语言中的数组，它是通过中括号语法进行索引的，代码如下：

《自己动手写 Python 虚拟机》_更理解虚拟机的意义_7.1.2 操作列表

使用中括号和下标的形式取得列表中的指定元素，这种语法我们第一次遇到。与以前相同，通过 show_file 工具查看一下这种数组下标的语法会被翻译成怎样的字节码，如下所示：

第4行，赫然又是一个新的字节码：BINARY_SUBSCR 。在这个字节码之前，已经把列表lst 和整数0加载到了栈顶。这个字节码的意义是取出列表 Ist 的第 0 项，并将结果送入栈顶，它是 subscript 的缩写。

实际上，除了列表有取下标操作以外，string 对象也支持取下标操作，未来还会遇到自定义类型中也可以支持取下标的操作。因此，这就有必要在 HiObject 对象体系中引入取下标操作了。先来定义 HiObject 中的 subscr 方法，然后再扩展到 HiList 和 HiString 类中去，代码如下：

在 Object 类中，subscr 的真正实现转移到它的 Klass 中去了。在 Klass 中，sub- scr 会是一个虚函数，通过多态机制保证了不同类型的对象可以调用相应的 subscr 方法。例如，list 类型的实现代码如下：

1 //object/klass.hpp

2 class Klass{

3 private:

5 public:

7 virtual HiObject *subscr (HiObject*x,HiObject*y)(return 0;)

8 };

10 //object/hiList.hpp

11 class ListKlass:public Klass{

12 private:

14 public:

16 virtual HiObject*subscr(HiCbject*x,HiObject*y);

17 };

19 //object/hiList.cpp

20 HiObject*ListKlass::subscr(HiObject*x,HiObject*y){

21 assert(x&&x>klass()==(Klass*)this);

22 assert(y &&y>klass()==(Klass*)IntegerKlass::get_instance());

24 HiList *lx =(HiList*)x;

25 HiInteger*iy =(HiInteger*)y;

27 return lx->inner_list()>get(iy->value());

在上述代码的第22行，检查了第二个参数的类型，也就是下标，在 list 中，它必须是整型。如果不是整型的话，虚拟机就会直接退出。实际上，Python 的行为是会抛出异常，到目前为止，异常还没有完整地实现，所以先采用“报错退出”这种处理方式。除此之外其他代码就比较简单了，不多做解释。

最后，还要在Interpreter 中添加 BINARY_SUBSCR 的实现。只需要将栈顶的码清单7.2所示。

void Interpreter::run(CodeObject*codes)(

2 _frame =new FrameObject(codes);

3 while(_frame->has_more_codes())(

4 unsigned char op_code =_frame>get_op_code();

6 FunctionObject*fo;

8 switch(op_code)

9 · ·

10 case ByteCode::BINARY_SUBSCR:

11 v=POP();

12 W =POP();

13 PUSH(w->subscr(v));

14 break;

至此，本小节开始的那个测试就可以正确执行了。

在完成了list 的 subscr 操作之后，为string 添加相应的操作就很简单了。整个流程的框架已经搭起来了，只需要在StringKlass 中添加 subscr 即可，代码如下：

string 的取下标操作与列表的取下标操作几乎一样，唯一不同的是，subscr 方法的返回值，在list 中直接从列表中读出就可以了，在 StringKlass 中则必须先创建一个新的 string 对象。我们使用了带有长度参数的构造方法来创建这个字符串对象。这个构造方法的具体实现，请读者参考第五章字符串的实现部分。

2. 查找

在 Python 中，查找列表是否包含了某个对象，通常使用in 关键字使用in 关键字可以判断“hello” 是否在列表中。和以前一样，使用 show_file 工具查看这个例子的字节码：

注意第4行的字节码：COMPARE_OP 。这个字节码我们已经很熟悉了，在第四章已经为这个字节码实现了是否相等和比较大小等操作。我们知道，这个字节码是带有参数的，它的参数的意义是比较操作符的类型，比如4代表大于，0代表小于，2 代表等于。在这一节，COMPARE_OP 带了一个新的参数：6,括号里的注释也标明了这个参数代表in。首先，要先把in操作添加到COMPARE