6、鸿蒙/方舟字节码基本原理

方舟字节码（Ark Bytecode），是由方舟编译器编译ArkTS/TS/JS生成的，提供给方舟运行时解释执行的二进制文件，字节码中的主要内容是方舟字节码指令。

一条方舟字节码指令，由操作码（指令的名称）和指令入参列表组成。操作码包含无前缀的操作码和有前缀的操作码两种情况。寄存器、立即数以及string id/method id/literal id，均可以作为指令的入参，除此之外，部分指令中使用累加器作为默认参数。

方舟字节码中，除寄存器和累加器之外，还存在全局变量、模块（module）命名空间和模块变量、词法环境和词法变量、补丁变量4种值存储方式。指令可以使用这4种储值位置中的值作为入参。

术语

仅适用于版本号为11.0.2.0的方舟字节码（版本号为方舟编译器内部保留字段，开发者无需关注）

术语.png

字节码构成

• 操作码与前缀
  方舟字节码中的操作码通常被编码为一个8位的值，因此至多只能有256个操作码。随着方舟编译器运行时功能的演进，字节码的数量也在逐步增加，已经超过了256个。因此，方舟字节码引入了前缀（prefix），将操作码最大宽度从8位扩展到16位。8位操作码（无前缀的）用于表示频繁出现的指令，16位操作码（有前缀的）用于表示出现频率不高的指令。

  带前缀的操作码为小端法存储的16位值，由8位操作码和8位前缀组成，编码规则为：操作码左移8位，再与前缀相或。

  前缀操作码的助记符的形式为前缀助记符.操作码助记符, 例如，wide.stlexvar。stlexvar指令的操作码是0x0d，前缀wide是0xfd，则此带前缀的指令（wide.stlexvar）的操作码是0x0dfd。

操作码与前缀.png

• 寄存器与累加器
  方舟虚拟机模型基于寄存器，所有的寄存器均是虚拟寄存器。当寄存器中存放原始类型的值时，寄存器的宽度是64位；当寄存器中存放对象类型的值时，寄存器的宽度适应为足够宽，以存放对该对象的引用。

  方舟字节码中，存在一个名为累加器（accumulator，也简称作acc）的不可见寄存器。acc是许多指令的默认目标寄存器，也是许多指令的默认参数。acc不占用编码宽度，有助于产生更为紧凑的字节码。

  示例代码：

   function foo(): number {
      return 1;
   }
  

  字节码中的相关指令：

  .function any .foo(any a0, any a1, any a2) {
    ldai 0x1
    return
  }
  

  指令ldai 0x1：将整型字面量1加载到acc中；指令return：将acc中的值返回。

• 立即数
  方舟字节码中部分指令采用常数形式来表示整型数值、双精度浮点型数值、跳转偏移量等数据。这类常数被称为立即数，可以是8位、16位、32位或64位。