graalvm学习（十一) 字节码如何转换为机器码

本文主要是介绍graalvm学习（十一) 字节码如何转换为机器码，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Graal在拿到字节码之后，会先根据字节码生成一个graph，再通过graph生成对应的机器指令，将机器指令生成一个.o文件，然后通过gcc生成可执行文件。

Graal会提供.o文件，和一些link。然后交给gcc生成一个可执行文件。
参考：src/com/oracle/svm/hosted/image/NativeImageViaCC.java

什么是机器指令

机器指令是CPU能直接识别并执行的指令，它的表现形式是二进制编码。
机器指令通常由操作码和地址码两部分组成，操作码指出该指令所要完成的操作，即指令的功能，地址码指出参与运算的对象，以及运算结果所存放的位置等。
机器指令的长度和格式可以根据不同的计算机系统而有所差异，一般可以分为零地址指令、一地址指令、二地址指令、三地址指令和四地址指令。
机器指令是计算机的最小功能单位，是计算机硬件和软件的交界面，也是机器语言的基本组成部分。

什么是机器码

#include <stdio.h>
int main() {printf("Hello world\n");return 0;
}

//.o文件是C语言编译后生成的目标文件，它包含了机器指令和符号信息。
$ gcc -c source.c -o target.o$ objdump -d target.o

什么是字节码

�1、通过jvmci获取:
26, 27, 96, -84
2、通过javap -v 获取

通过jvmci获取到的怎么和javap获取到的不一样？其实通过graal可以知道答案。
参考：graal/compiler/src/jdk.graal.compiler/src/jdk/graal/compiler/bytecode/Bytecodes.java
从参考文件中可以看到对应关系。

如何遍历字节码，并获取对应关系

在通过jvmci获取到字节码的byte之后，可以通过BytecodeStream处理一下，可以参考graal中的实现。以下为具体细节：

ConstantPool cp = method.getConstantPool(); //获取常量池
byte[] code = method.getCode();
BytecodeStream stream = new BytecodeStream(code);//遍历字节码，然后根本不同的含义去处理和分析
while (stream.endBCI() != stream.nextBCI()) {int opcode = stream.currentBC();if (opcode == Bytecodes.INVOKESTATIC) {int cpi = stream.readCPI();// 这里可以获取到INVOKESTATIC对应的函数JavaMethod javaMethod = cp.lookupMethod(cpi, opcode);} else if (opcode == Bytecodes.BIPUSH){// 获取真实内容System.out.println(stream.readByte());} else if (opcode == Bytecodes.SIPUSH) {// 获取真实内容System.out.println(stream.readByte());}stream.next();
}

�

通过clang生成可执行文件的命令

graal生成可执行文件最终会使用下面的类 src/com/oracle/svm/hosted/image/NativeImageViaCC.java -> runLinkerCommand方法

这个命令是使用cc编译器来链接多个目标文件和静态链接库文件，生成一个可执行文件。命令的参数如下：

• /usr/bin/cc：指定使用cc编译器，cc是C语言编译器的通用名称，可能是gcc或clang的别名。
• -Wl,-U,___darwin_check_fd_set_overflow：向链接器（ld）传递一个选项，表示在链接时定义一个符号（symbol），即___darwin_check_fd_set_overflow。这个符号是用于检查文件描述符集合（fd_set）是否溢出的函数，是macOS系统的特有功能。
• -Wl,-no_compact_unwind：向链接器（ld）传递一个选项，表示在链接时禁用紧凑的异常处理信息（compact unwind info）。这个选项可以减少可执行文件的大小，但是可能导致调试和异常处理的困难。
• -Wl,-exported_symbols_list -Wl,/var/folders/n_/klffvb9j0tg8td2yw8x2_3rr0000gn/T/SVM-14145774611905607457/exported_symbols.list：向链接器（ld）传递一个选项，表示在链接时只导出指定的符号（symbol），而不是所有的符号。这个选项可以提高链接的速度和安全性。指定的符号列表文件是/var/folders/n_/klffvb9j0tg8td2yw8x2_3rr0000gn/T/SVM-14145774611905607457/exported_symbols.list。
• -Wl,-x：向链接器（ld）传递一个选项，表示在链接时删除所有的局部符号（local symbol）。这个选项可以减少可执行文件的大小，但是可能导致调试的困难。
• -arch arm64：指定目标架构为arm64，即64位的ARM架构，是一种常见的移动设备和嵌入式系统的处理器架构。
• -o /Users/xxx/soft/graal/substratevm/helloworld：指定输出的可执行文件的名称和路径为/Users/xxx/soft/graal/substratevm/helloworld。
• helloworld.o：指定一个输入的目标文件，是源代码helloworld.c经过编译后生成的二进制文件。
• /Users/xxx/soft/graal/sdk/mxbuild/darwin-aarch64/GRAALVM_C79FC66E29_JAVA22/graalvm-c79fc66e29-java22-24.0.0-dev/Contents/Home/lib/svm/clibraries/darwin-aarch64/liblibchelper.a：指定一个输入的静态链接库文件，是GraalVM的一个辅助库，提供了一些基本的功能，如内存管理、异常处理、信号处理等。
• /Users/xxx/soft/graal/sdk/mxbuild/darwin-aarch64/GRAALVM_C79FC66E29_JAVA22/graalvm-c79fc66e29-java22-24.0.0-dev/Contents/Home/lib/static/darwin-aarch64/libnet.a：指定一个输入的静态链接库文件，是Java的一个网络库，提供了一些网络相关的功能，如套接字、DNS、代理等。
• /Users/xxx/soft/graal/sdk/mxbuild/darwin-aarch64/GRAALVM_C79FC66E29_JAVA22/graalvm-c79fc66e29-java22-24.0.0-dev/Contents/Home/lib/svm/clibraries/darwin-aarch64/libdarwin.a：指定一个输入的静态链接库文件，是GraalVM的一个平台相关的库，提供了一些macOS系统的特有功能，如系统调用、动态库加载、线程本地存储等。
• /Users/xxx/soft/graal/sdk/mxbuild/darwin-aarch64/GRAALVM_C79FC66E29_JAVA22/graalvm-c79fc66e29-java22-24.0.0-dev/Contents/Home/lib/static/darwin-aarch64/libnio.a：指定一个输入的静态链接库文件，是Java的一个非阻塞输入输出（NIO）库，提供了一些高性能的输入输出相关的功能，如缓冲区、通道、选择器等。
• /Users/xxx/soft/graal/sdk/mxbuild/darwin-aarch64/GRAALVM_C79FC66E29_JAVA22/graalvm-c79fc66e29-java22-24.0.0-dev/Contents/Home/lib/static/darwin-aarch64/libjava.a：指定一个输入的静态链接库文件，是Java的一个基础库，提供了一些核心的功能，如字符串、数组、对象、类、反射、异常、安全等。
• /Users/xxx/soft/graal/sdk/mxbuild/darwin-aarch64/GRAALVM_C79FC66E29_JAVA22/graalvm-c79fc66e29-java22-24.0.0-dev/Contents/Home/lib/static/darwin-aarch64/libzip.a：指定一个输入的静态链接库文件，是Java的一个压缩库，提供了一些压缩和解压缩相关的功能，如ZIP、JAR、GZIP等。
• /Users/xxx/soft/graal/sdk/mxbuild/darwin-aarch64/GRAALVM_C79FC66E29_JAVA22/graalvm-c79fc66e29-java22-24.0.0-dev/Contents/Home/lib/svm/clibraries/darwin-aarch64/libjvm.a：指定一个输入的静态链接库文件，是GraalVM的一个虚拟机库，提供了一些虚拟机相关的功能，如垃圾回收、即时编译、本地调用、本地内存访问等。
• -v：指定一个编译器的选项，表示在编译和链接时显示详细的信息，如使用的命令、选项、路径等。
• -L/var/folders/n_/klffvb9j0tg8td2yw8x2_3rr0000gn/T/SVM-14145774611905607457：指定一个链接器的选项，表示在链接时搜索静态链接库文件的目录，这里是/var/folders/n_/klffvb9j0tg8td2yw8x2_3rr0000gn/T/SVM-14145774611905607457。
• -L/Users/xxx/soft/graal/sdk/mxbuild/darwin-aarch64/GRAALVM_C79FC66E29_JAVA22/graalvm-c79fc66e29-java22-24.0.0-dev/Contents/Home/lib/static/darwin-aarch64：指定一个链接器的选项，表示在链接时搜索静态链接库文件的目录，这里是/Users/xxx/soft/graal/sdk/mxbuild/darwin-aarch64/GRAALVM_C79FC66E29_JAVA22/graalvm-c79fc66e29-java22-24.0.0-dev/Contents/Home/lib/static/darwin-aarch64。
• -L/Users/xxx/soft/graal/sdk/mxbuild/darwin-aarch64/GRAALVM_C79FC66E29_JAVA22/graalvm-c79fc66e29-java22-24.0.0-dev/Contents/Home/lib/svm/clibraries/darwin-aarch64：指定一个链接器的选项，表示在链接时搜索静态链接库文件的目录，这里是/Users/xxx/soft/graal/sdk/mxbuild/darwin-aarch64/GRAALVM_C79FC66E29_JAVA22/graalvm-c79fc66e29-java22-24.0.0-dev/Contents/Home/lib/svm/clibraries/darwin-aarch64。
• -ldl：指定一个链接器的选项，表示在链接时使用动态链接库（dynamic link library）的功能，如加载和卸载动态链接库文件等。
• -lpthread：指定一个链接器的选项，表示在链接时使用线程（thread）的功能，如创建和销毁线程、同步和

ps: 其中graph可能还会转换为HIR、LIR等结构。生成机器指令的前一种数据结构可能并不是graph。

参考：
https://www.cnblogs.com/lizm166/p/10694061.html 机器码
https://docs.oracle.com/javase/specs/
https://chrisseaton.com/truffleruby/jokerconf17/

非常感谢您花时间阅读我的博客文章。我非常清楚,我还有很多需要学习和改进的地方,但我希望这篇文章能够为您提供一些有用的信息和启发。如果您有任何问题或建议,请随时联系我,我将非常愿意听取您的意见。再次感谢您的阅读和支持!

这篇关于graalvm学习（十一) 字节码如何转换为机器码的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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