bytecode-vm-design

# Bytecode VM Design Skill ## Opcode 인코딩 ``` 1바이트 opcode + 0~2바이트 오퍼랜드 예: OP_CONST 0x05 → [0x01, 0x05] (2바이트) OP_ADD → [0x10] (1바이트) OP_JUMP 0x00FF → [0x20, 0x00, 0xFF] (3바이트) ``` ## 스택 기반 실행 모델 ``` 예: (10 + 3) * 2 OP_CONST 10 stack: [10] OP_CONST 3 stack: [10, 3] OP_ADD stack: [13] OP_CONST 2 stack: [13, 2] OP_MUL stack: [26] ``` ## 클로저 & Upvalue 메커니즘 ``` fn outer() { let x = 10; // 로컬 변수 (스택) fn inner() { return x; // upvalue로 캡처 } return inner; // outer 종료 후에도 x 접근 가능해야 함 } // 컴파일 시: // inner의 upvalue 목록: [{ index: 0, isLocal: true }] // // 런타임: // inner가 생성될 때 outer의 스택 슬롯 0을 가리키는 ObjUpvalue 생성 // outer가 반환될 때 ObjUpvalue를 "close" → 스택에서 힙으로 값 이동 ``` ## VM 메인 루프 패턴 ```javascript run() { while (true) { const op = this.readByte(); switch (op) { case OP_CONST: this.push(this.readConstant()); break; case OP_ADD: { const b = this.pop(); const a = this.pop(); this.push(a + b); break; } case OP_RETURN: { const result = this.pop(); this.callFrames.pop(); if (this.callFrames.length === 0) return result; this.push(result); break; } // ... } } } ``` ## 컴파일 패턴: if-else ```javascript // if (cond) { then } else { alt } compileIf(node) { this.compile(node.condition); const jumpToElse = this.emitJump(OP_JUMP_IF_FALSE); this.emit(OP_POP); // condition 제거 this.compile(node.thenBranch); const jumpOverElse = this.emitJump(OP_JUMP); this.patchJump(jumpToElse); this.emit(OP_POP); // condition 제거 if (node.elseBranch) this.compile(node.elseBranch); this.patchJump(jumpOverElse); } ```