《自己动手写 Python 虚拟机》_更理解虚拟机的意义_6.1.3 调用方法

【摘要】 本书摘自《自己动手写 Python 虚拟机》一书中第6章，第1节，海纳编著。

6.1.3 调用方法

有了函数对象，就可以研究函数到底是怎么被调用的了。当函数被调用时，最关 键的是正确地维护与这个函数相对应的 FrameObject 。 第 一 节里已经介绍， FrameObject 中存储了程序运行时所需要的所有信息，例如程序计数器、局部变量 表等。

当要调用一个函数时，就应该为这个函数创建对应的 Frame; 当一个函数执行结 束时，即执行到 return 指令时，就应该销毁对应的 Frame, 然后回到调用者的 Frame 中去。为了维护这种函数调用时的栈帧切换，可以在 FrameObject 里增加一个链表 项，将所有的 FrameObject 串起来，每次新增的 FrameObject 只能增加到链表的头 部，同理，删除时也只能从链表的头部进行删除。这样的话，FrameObject 的实现必 须有所调整，如代码清单6.5所示。

代码清单6.5 调整 FrameObject

1 //runtime/frameObject.hpp

2 class FrameObject{

3 public:

4 FrameObject(CodeObject *codes);

5 FrameObject(FunctionObject*func);

6

7 FrameObject * _Sender:

8

9 void set_sender(FrameObject*x)(_sender =x;}

10 FrameObject *sender() (return_sender;}

11

12 };

13

14 //runtime/frameObject.cpp

15 FrameObject::FrameObject(FunctionObject*func){

16 _codes =func ->_func_code;

17 _consts =_codes->_consts;

18 names =_codes ->_names;

19

20

21 _locals =new Map();

22 _stack =new ArrayList();

23 _loop_stack =new ArrayList();

24

25 _pc =0;

26

27 _sender =NULL;

在 FrameObject 里增加一个构造函数，它的参数是 FunctionObject。就目前看 来，这个构造函数与第一个构造函数(即以 CodeObject 为参数的那个构造函数)并没 有什么本质的差别，但当后面的函数有参数和返回值时，这两个构造函数就会发生差 异。另外，FrameObject 里新增了sender 这个域，这个域里会记录调用者的栈帧，当 函数执行结束时，就会通过这个域返回到调用者的栈帧里。我们讲过，帧是用链表串 起来的，创建的时候挂到链表头上，销毁的时候从链表头上的第一帧开始销毁。后进 先出，这是典型的栈的特征，这再次体现了为什么函数调用的活动记录要被称为 栈帧。

现在可以实现 CALL_FUNCTION 这个字节码了，在 Interpreter 里增加一个 build_frame 方法，这个方法用于创建新的 FrameObject, 被调用的方法的内部状态 全部由新的 FrameObject 维护。这些内部状态包括程序计数器 pc, 局部变量表 lo- cals 等，代码如代码清单6.6所示。

只需要调用 build_frame 将 FrameObject 切换完就可以立即退出，返回到 run 方法里继续执行。与调用 build_frame 方法之前不同的是， _frame 变量已经发生了 变化， _frame 里的程序计数器已经指向了要调用的那个方法里了。

如图6.1所示，作为调用者，老的程序计数器还在它所对应的 FrameObject 里保 存着，并且指向了 CALL_FUNCTION 的下 一 条指令。而_frame 变量现在指向了 foo 所对应的栈帧，当被调用的函数结束时，就应该把_frame 变量重新指回调用者的 FrameObject, 这样就回到了调用者的栈帧里继续执行了。

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