C++实现的小型虚拟机示例，扩展指令集，保护自定义的函数地址

源码资源网 · 发表于 2024-10-16 13:23:42

C++实现的小型虚拟机示例，扩展指令集，保护自定义的函数地址
为了扩展虚拟机的指令集，并保护自定义的函数地址，我们可以做以下改进：
1. **扩展指令集**：添加更多的指令，例如 `DUP` （复制栈顶元素）、 `SWAP` （交换栈顶两个元素）、 `PRINT` （打印栈顶元素）等。
2. **支持自定义函数**：允许用户定义函数，并在虚拟机中调用这些函数。我们将使用一个简单的映射来管理函数名称和其对应的指令集。
3. **保护自定义函数地址**：确保用户不能随意修改函数地址。
以下是改进后的虚拟机代码示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stdexcept>
#include <unordered_map>
#include <functional>
class VirtualMachine {
public:
VirtualMachine() {}
void push(int value) {
stack.push_back(value);
}
int pop() {
if (stack.empty()) {
throw std::runtime_error("Stack underflow");
}
int value = stack.back();
stack.pop_back();
return value;
}
void dup() {
if (stack.empty()) {
throw std::runtime_error("Stack underflow");
}
push(stack.back());
}
void swap() {
if (stack.size() < 2) {
throw std::runtime_error("Not enough elements to swap");
}
int a = pop();
int b = pop();
push(a);
push(b);
}
void print() {
if (stack.empty()) {
throw std::runtime_error("Stack underflow");
}
std::cout << "Top of stack: " << stack.back() << std::endl;
}
void add() {
int b = pop();
int a = pop();
push(a + b);
}
void subtract() {
int b = pop();
int a = pop();
push(a - b);
}
void multiply() {
int b = pop();
int a = pop();
push(a * b);
}
void divide() {
int b = pop();
int a = pop();
if (b == 0) {
throw std::runtime_error("Division by zero");
}
push(a / b);
}
void defineFunction(const std::string& name, const std::vector<std::string>& instructions) {
functions[name] = instructions;
}
void callFunction(const std::string& name) {
if (functions.find(name) == functions.end()) {
throw std::runtime_error("Function not defined: " + name);
}
run(functions[name]);
}
void run(const std::vector<std::string>& instructions) {
for (const auto& instruction : instructions) {
if (instruction == "PUSH") {
int value;
std::cin >> value; // 从控制台读取值
push(value);
} else if (instruction == "DUP") {
dup();
} else if (instruction == "SWAP") {
swap();
} else if (instruction == "PRINT") {
print();
} else if (instruction == "ADD") {
add();
} else if (instruction == "SUBTRACT") {
subtract();
} else if (instruction == "MULTIPLY") {
multiply();
} else if (instruction == "DIVIDE") {
divide();
} else if (instruction.substr(0, 4) == "CALL") {
std::string functionName = instruction.substr(5);
callFunction(functionName);
} else {
throw std::runtime_error("Unknown instruction: " + instruction);
}
}
}
private:
std::vector<int> stack; // 使用向量作为栈
std::unordered_map<std::string, std::vector<std::string>> functions; // 存储函数名称和指令集
};
int main() {
VirtualMachine vm;
// 定义一个简单的函数
vm.defineFunction("add_two", {"PUSH", "PUSH", "ADD", "PRINT"});
// 示例指令
std::vector<std::string> instructions = {
"PUSH", "10", // 输入第一个数字
"PUSH", "20", // 输入第二个数字
"CALL add_two" // 调用自定义函数
};
std::cout << "请输入两个数字: ";
vm.run(instructions);
return 0;
}

复制代码

### 代码说明
1. **扩展指令集**：
- 添加了  `DUP`  指令，用于复制栈顶元素。
- 添加了  `SWAP`  指令，用于交换栈顶的两个元素。
- 添加了  `PRINT`  指令，用于打印栈顶元素。
2. **支持自定义函数**：
- 使用  `defineFunction`  方法定义自定义函数，将函数名称和对应的指令集存储在  `functions`  字典中。
- 使用  `callFunction`  方法调用自定义函数。
3. **保护自定义函数地址**：
- 自定义函数的地址（指令集）存储在  `functions`  字典中，用户无法直接修改函数的地址，只能通过  `defineFunction`  方法来定义。
### 使用方法
1. 编译并运行程序。
2. 按照提示输入两个数字，程序将调用自定义函数  `add_two` ，计算两个数字的和并打印。
### 注意事项
- 这个虚拟机示例是一个基础实现，实际的虚拟机可能会更复杂，支持更多的指令和功能。
- 错误处理较为简单，实际使用中需要更完善的错误处理机制。
- 可以根据需求进一步扩展指令集和功能。

在扩展虚拟机的指令集以支持 Windows 10 的指令集时，我们需要考虑 Windows 10 的 API 和一些常用的系统调用。由于 Windows 10 的指令集非常庞大，无法逐一列出所有指令，这里我们可以选择一些常用的 Windows API 函数，并将它们作为指令集的一部分进行实现。
以下是扩展后的虚拟机代码示例，增加了一些 Windows 10 的基本功能，例如文件操作、消息框显示等。为了简化，我们将使用一些简单的指令来演示如何调用 Windows API。
### 扩展后的虚拟机代码示例

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stdexcept>
#include <unordered_map>
#include <functional>
#include <windows.h> // 包含Windows API
class VirtualMachine {
public:
VirtualMachine() {}
void push(int value) {
stack.push_back(value);
}
int pop() {
if (stack.empty()) {
throw std::runtime_error("Stack underflow");
}
int value = stack.back();
stack.pop_back();
return value;
}
void print() {
if (stack.empty()) {
throw std::runtime_error("Stack underflow");
}
std::cout << "Top of stack: " << stack.back() << std::endl;
}
void messageBox() {
int value = pop(); // 获取栈顶的值作为消息框的 ID
MessageBox(NULL, TEXT("Hello from Virtual Machine!"), TEXT("Message"), value);
}
void createFile() {
std::string filename = "example.txt";
HANDLE hFile = CreateFileA(
filename.c_str(),
GENERIC_WRITE,
0,
NULL,
CREATE_ALWAYS,
FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
NULL
);
if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE) {
throw std::runtime_error("Failed to create file");
} else {
const char* data = "Hello, World!";
DWORD written;
WriteFile(hFile, data, strlen(data), &written, NULL);
CloseHandle(hFile);
}
}
void run(const std::vector<std::string>& instructions) {
for (const auto& instruction : instructions) {
if (instruction == "PUSH") {
int value;
std::cin >> value; // 从控制台读取值
push(value);
} else if (instruction == "PRINT") {
print();
} else if (instruction == "MESSAGEBOX") {
messageBox();
} else if (instruction == "CREATEFILE") {
createFile();
} else {
throw std::runtime_error("Unknown instruction: " + instruction);
}
}
}
private:
std::vector<int> stack; // 使用向量作为栈
};
int main() {
VirtualMachine vm;
// 示例指令
std::vector<std::string> instructions = {
"PUSH", "0", // 消息框的按钮类型
"MESSAGEBOX", // 显示消息框
"CREATEFILE" // 创建文件
};
vm.run(instructions);
return 0;
}

复制代码

### 代码说明
1. **Windows API 调用**：
- ** `MessageBox` **：通过  `messageBox`  函数调用 Windows API 显示一个消息框。用户可以通过栈顶的值来决定消息框的按钮类型。
- ** `CreateFileA` **：通过  `createFile`  函数创建一个文本文件  `example.txt` ，并写入 "Hello, World!"。
2. **指令集扩展**：
- 增加了  `MESSAGEBOX`  和  `CREATEFILE`  指令，以便虚拟机能够调用 Windows 10 的 API。
### 使用方法
1. 编译并运行程序。
2. 程序会显示一个消息框，点击确定后会在当前目录下创建一个名为  `example.txt`  的文件，内容为 "Hello, World!"。
### 注意事项
- 这个示例仅展示了如何将一些简单的 Windows API 集成到虚拟机中，实际应用中可以根据需求扩展更多的 API 功能。
- 错误处理较为简单，实际使用中需要更完善的错误处理机制。
- 可以根据需要进一步扩展指令集和功能。

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