Classificação - JIT compilado (quanto mais baixo, melhor)

1. es1024 - 81,2 pontos (incluindo um compilador funcional!)
2. Kieth Randall - 116 pontos
3. Ell - 121 pontos

Tabela de classificação - Interpretada (quanto mais baixo, melhor)

1. Martin Büttner - 706654 pontos (algo em torno de 2 horas).
2. criptych - 30379 pontos (97 segundos)

Sua missão, se você aceitar, é escrever o menor intérprete / VM de bytecode possível. O VM / intérprete usa uma pequena arquitetura CISC (as operações podem variar em tamanho), com o idioma especificado abaixo. Após a conclusão, você deve imprimir o valor dos 3 registros da CPU para provar que a saída correta é impressa (3.126.900.366).

Compilador

Se você quiser fazer seus próprios testes, um compilador será publicado abaixo. Sinta-se livre para publicar seus testes com sua resposta.

window.compile=function(){var e=$("#text").val().toLowerCase().match(/[^\r\n]+/g);var t=[];for(var n=0;n<e.length;n++)compileLine(e[n],t);var r="";for(var n=0;n<t.length;n++)if(typeof t[n]=="string")r+="\n";else r+="0x"+t[n].toString(16)+" ";$("#compiledArray").val(r)};window.compileLine=function(e,t){var n=e.split(" ");if(n[0]=="load"){t.push(0);t.push(getInt(n[1]));t.pushArr(getInt(n[2]))}if(n[0]=="rload"){t.push(1);t.push(getInt(n[1]));t.push(getInt(n[1]))}if(n[0]=="push"){t.push(2);t.push(getInt(n[1]))}if(n[0]=="pop"){t.push(3);t.push(getInt(n[1]))}if(n[0]=="add"){t.push(4);t.push(getInt(n[1]));t.push(getInt(n[2]))}if(n[0]=="sub"){t.push(5);t.push(getInt(n[1]));t.push(getInt(n[2]))}if(n[0]=="mul"){t.push(6);t.push(getInt(n[1]));t.push(getInt(n[2]))}if(n[0]=="div"){t.push(7);t.push(getInt(n[1]));t.push(getInt(n[2]))}if(n[0]=="jmp"){t.push(8);t.pushArr(getInt(n[1]))}if(n[0]=="cmp"){t.push(9);t.push(getInt(n[1]));t.push(getInt(n[2]))}if(n[0]=="branchlt"){t.push(10);t.pushArr(getInt(n[1]))}if(n[0]=="brancheq"){t.push(11);t.pushArr(getInt(n[1]))}if(n[0]=="branchgt"){t.push(12);t.pushArr(getInt(n[1]))}if(n[0]=="branchne"){t.push(13);t.pushArr(getInt(n[1]))}t.push("NEW LINE")};window.getInt=function(e){if(e.trim().startsWith("<--"))return"COMMENT";if(e=="r0")return 0;if(e=="r1")return 1;if(e=="r2")return 2;if(e.startsWith("0x"))return parseInt(e,16);if(isNaN(parseInt(e)))alert(e);return getIntBytes(parseInt(e))};if(typeof String.prototype.startsWith!="function"){String.prototype.startsWith=function(e){return this.slice(0,e.length)==e}}Array.prototype.pushArr=function(e){this.push.apply(this,e)};window.getIntBytes=function(e){var t=[];var n=4;do{t[--n]=e&255;e=e>>8}while(n);return t}

<script src="https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/2.1.0/jquery.min.js"></script>
<textarea id="text" cols="40" rows="10"></textarea>
<br/>
<button onclick="compile()">Compile</button>
<br/>
<textarea id="compiledArray"  cols="40" rows="10" readonly></textarea>

Especificações "VM"

A VM possui 3 registradores integrais não assinados de 32 bits: R0, R1, R2. Eles são representados em hexadecimal como 0x00, 0x01 e 0x02.

As seguintes operações devem ser suportadas:

O formato é [nome] [... operandos ...], [código op hexadecimal] [... operandos repetidos ...]

• LOAD [registro] [valor de 4 bytes], 0x00 [registro] [valor de 4 bytes]
• PUSH [registro], 0x02 [registro]
• POP [registro], 0x03 [registro]
• ADD [registro, 1 byte] [registro, 1 byte], 0x04 [registro] [registro]
• SUB [registro, 1 byte] [registro, 1 byte], 0x05 [registro] [registro]
• MUL [registro, 1 byte] [registro, 1 byte], 0x06 [registro] [registro]
• DIV [registro, 1 byte] [registro, 1 byte], 0x07 [registro] [registro]
• JMP [linha de código, 4 bytes], 0x08 [número da linha de código de 4 bytes]
• CMP [registro, 1 byte] [registro, 1 byte], 0x09 [registro] [registro]
• BRANCHLT [linha de código, 4 bytes], 0x0a [número da linha de código de 4 bytes]

Algumas notas:

• As operações matemáticas acima adicionam os valores de 2 registros, colocando a saída no primeiro registro.
• O CMP, o operador de comparação, deve comparar os valores de 2 registros e armazenar a saída em algum sinalizador interno (isso pode ser específico da implementação) para uso futuro em instruções de ramificação.
• Se BRANCH for chamado antes do CMP, a menos que BRANCHEQ seja chamado, a "VM" não deverá ramificar.
• PUSH / POP, sem surpresa, empurra ou abre números da pilha.
• Os operadores de salto e ramificação saltam para uma operação específica (linha de código), não para um endereço binário.
• As operações da filial não fazem a comparação. Em vez disso, eles usam a saída da última comparação para executar.
• Os operadores de desvio e salto usam um sistema de indexação de número de linha baseado em zero. (Por exemplo, o JMP 0 salta para a primeira linha)
• Todas as operações devem ser executadas em números não assinados que transbordam para zero e não lançam uma exceção em um estouro inteiro.
• A divisão por zero não é permitida e, como tal, o comportamento do programa não está definido. Você pode (por exemplo) ...
  • Falha no programa.
  • Finalize a execução da VM e retorne seu estado atual.
  • Mostrar uma mensagem "ERR: Divisão por 0".
• A finalização do programa é definida como quando o ponteiro da instrução chega ao final do programa (um programa não vazio pode ser assumido).

Saída A saída deve ser exatamente isso (novas linhas incluídas)

R0 3126900366
R1 0
R2 10000    

Pontos Os pontos são calculados com base na seguinte fórmula:Number Of Characters * (Seconds Needed To Run / 2)

Para evitar diferenças de hardware que causam tempos diferentes, cada teste será executado no meu computador (i5-4210u, 8 GB de RAM) no servidor ubuntu ou no Windows 8, portanto, tente não usar algum tempo de execução exótico insano que compila apenas em um Dual G5 Mac Pro com exatamente 762,66 mb de RAM livre.

Se você estiver usando um tempo de execução / idioma especializado, poste um link para ele.

• Para as partes interessadas, publiquei o código de teste (escrito em C #) aqui: http://pastebin.com/WYCG5Uqu

Programa de teste

A ideia veio daqui , então usaremos uma versão um pouco modificada do programa deles.

A saída correta para o programa é: 3.126.900.366

Em C:

int s, i, j;
for (s = 0, i = 0; i < 10000; i++) {
    for (j = 0; j < 10000; j++)
        s += (i * j) / 3;
}

No código: [R0 é representativo de s, R1 de j, R2 de i]

LOAD R0 0
LOAD R2 0 <--outer loop value
LOAD R1 0 <--inner loop value
     --Begin inner loop--
PUSH R1 <--push inner loop value to the stack
MUL R1 R2 <--(i*j)
PUSH R2
LOAD R2 3
DIV R1 R2 <-- / 3
POP R2
ADD R0 R1 <-- s+=
POP R1
PUSH R2 
LOAD R2 1
ADD R1 R2 <--j++
POP R2
PUSH R2
LOAD R2 10000
CMP R1 R2 <-- j < 10000
POP R2
BRANCHLT 3 <--Go back to beginning inner loop
--Drop To outer loop--
LOAD R1 1
ADD R2 R1 <--i++
LOAD R1 10000
CMP R2 R1 <-- i < 10000
LOAD R1 0 <--Reset inner loop
BRANCHLT 2

Em binário / hexadecimal:

0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0x00 0x02 0x00 0x00 0x00 0x00
0x00 0x01 0x00 0x00 0x00 0x00
0x02 0x01
0x06 0x01 0x02
0x02 0x02
0x00 0x02 0x00 0x00 0x00 0x03
0x07 0x01 0x02
0x03 0x02
0x04 0x00 0x01
0x03 0x01
0x02 0x02
0x00 0x02 0x00 0x00 0x00 0x01
0x04 0x01 0x02
0x03 0x02
0x02 0x02
0x00 0x02 0x00 0x00 0x27 0x10
0x09 0x01 0x02
0x03 0x02
0x0a 0x00 0x00 0x00 0x03
0x00 0x01 0x00 0x00 0x00 0x01
0x04 0x02 0x01
0x00 0x01 0x00 0x00 0x27 0x10
0x09 0x02 0x01
0x00 0x01 0x00 0x00 0x00 0x00
0x0a 0x00 0x00 0x00 0x02

Pontos de bônus (os efeitos são aplicados de forma multiplicativa) Por exemplo, se você se qualificar para os três, seria ((caracteres * 0,50) * 0,75) * 0,90

• Redução de 50% se o intérprete for realmente um compilador JIT
• Redução de 25% se aplicar qualquer tipo de desenrolar / otimização significativa do loop.
• 10% de redução se você estender a VM com
  • BRANCHEQ [linha de código, 4 bytes] (Ramificação se igual - opcode 0x0b)
  • BRANCHGT [linha de código, 4 bytes] (Ramificar se for maior que - opcode 0x0c)
  • FILIAL [linha de código, 4 bytes] (Ramificação se não for igual - opcode 0x0d)
  • RLOAD [registro 1] [registro 2] (mova o valor do registro 2 para o registro 1 - código de operação 0x01).

Não permitido

• É pré-compilado o caso de teste no programa. Você deve aceitar o bytecode de STDIN ou de um arquivo (não importa qual).
• Retornando a saída sem executar o programa.
• Qualquer outra maneira de enganar o requisito da VM.

C, 752 (589 + 163 para sinalizadores de definição) * 0,5 (JIT) * 0,9 (extensões) * (otimização de 0,75) * (0,64 segundos / 2) = 81,216

C[S],J[S],i,j,k,y,c,X,Y,Z;char*R,a,b[9];main(x){R=mmap(0,S,6,34,-1,0);N=85;while(scanf("%c%s%*[ R]%d%*[ R]%d",&a,b,&x,&y)&&~getchar())a-=65,a-1?a-15?a-9?a?a-2?a-3?a-11?a-12?a-17?(N=41,v):(N=137,v):(N=137,u,N=247,g(H,4),N=139,u):(y?N=189+x,s(y):(N=51,g(G,G))):(N=137,u,N=247,g(H,6),N=139,u):(N=57,v,s(0xFC8A9F),--j):(N=1,v):(N=233,J[k++]=i,s(x)):b[1]-80?N=85+x:(N=93+x):(c=b[5],s(0x0F9EE78A),N=(c-69?c-71?c-76?1:8:11:0)+132,J[k++]=i,s(x)),C[++i]=j;U(E8,X)U(F0,Y)U(F8,Z)s(50013);i=j;while(k--)j=C[J[k]]+1,R[j-1]-233&&(j+=4),s(C[*(int*)(R+j)]-j-4);((int(*)())R)();printf("%u %u %u\n",X,Y,Z);}

Recebe código ( LOAD R0, etc), sem caracteres à direita, espaço único, sem linhas em branco no meio, sem comentários, etc. Nova linha de rastreamento necessária.

Este é então convertido para 80386 bytecode e executado.

Carregando 0para um registo é substituído por xoring o registo com ele próprio em vez de moving 0para o registo, o qual é três bytes mais curto no código de bytes gerado, e pode ser muito marginalmente mais rapidamente.

Ajuntar com:

gcc -m32 -D"g(a,b)=(N=192|b<<3|a)"-D"s(b)=(*(int*)(R+j)=b,j+=4)"-DN=R[j++]-D"G=((x+1)|4)"
-D"H=((y+1)|4)"-DS=9999-D"u=g(0,G)"-D"v=g(G,H)"-D"U(b,c)=s(0xA3##b##89),--j,s(&c);"
bytecode.c -o bytecode

É necessário sistema operacional compatível com POSIX.

A entrada é lida no STDIN (use ./bytecode < filepara canalizar de um arquivo).

Bytecode resultante para o programa de teste:

; start
 0:   55                      push   %ebp
; LOAD R0 0
 1:   33 ed                   xor    %ebp,%ebp
; LOAD R2 0
 3:   33 ff                   xor    %edi,%edi
; LOAD R1 0
 5:   33 f6                   xor    %esi,%esi
; PUSH $1
 7:   56                      push   %esi
; MUL R1 R2
 8:   89 f0                   mov    %esi,%eax
 a:   f7 e7                   mul    %edi
 c:   8b f0                   mov    %eax,%esi
; PUSH R2
 e:   57                      push   %edi
; LOAD R2 3
 f:   bf 03 00 00 00          mov    $0x3,%edi
; DIV R1 R2
14:   89 f0                   mov    %esi,%eax
16:   f7 f7                   div    %edi
18:   8b f0                   mov    %eax,%esi
; POP R2
1a:   5f                      pop    %edi
; ADD R0 R1
1b:   01 f5                   add    %esi,%ebp
; POP R1
1d:   5e                      pop    %esi
; PUSH R2
1e:   57                      push   %edi
; LOAD R2 1
1f:   bf 01 00 00 00          mov    $0x1,%edi
; ADD R1 R2
24:   01 fe                   add    %edi,%esi
; POP R2
26:   5f                      pop    %edi
; PUSH R2
27:   57                      push   %edi
; LOAD R2 10000
28:   bf 10 27 00 00          mov    $0x2710,%ed
; CMP R1 R2
2d:   39 fe                   cmp    %edi,%esi
2f:   9f                      lahf
30:   8a fc                   mov    %ah,%bh
; POP R2
32:   5f                      pop    %edi
; BRANCHLT 3
33:   8a e7                   mov    %bh,%ah
35:   9e                      sahf
36:   0f 8c cb ff ff ff       jl     0x7
; LOAD R1 1
3c:   be 01 00 00 00          mov    $0x1,%esi
; ADD R2 R1
41:   01 f7                   add    %esi,%edi
; LOAD R1 10000
43:   be 10 27 00 00          mov    $0x2710,%es
; CMP R2 R1
48:   39 f7                   cmp    %esi,%edi
4a:   9f                      lahf
4b:   8a fc                   mov    %ah,%bh
; LOAD R1 0
4d:   33 f6                   xor    %esi,%esi
; BRANCHLT 2
4f:   8a e7                   mov    %bh,%ah
51:   9e                      sahf
52:   0f 8c ad ff ff ff       jl     0x5
; copy R0 to X
58:   89 e8                   mov    %ebp,%eax
5a:   a3 28 5b 42 00          mov    %eax,0x425b
; copy R1 to Y
5f:   89 f0                   mov    %esi,%eax
61:   a3 38 55 44 00          mov    %eax,0x4455
; copy R2 to Z
66:   89 f8                   mov    %edi,%eax
68:   a3 40 55 44 00          mov    %eax,0x4455
; exit
6d:   5d                      pop    %ebp
6e:   c3                      ret

Ungolfed:

C[9999],J[9999],i,j,k,y,c,X,Y,Z;
char *R,a,b[9];
main(x){
    // 6 is PROC_WRITE|PROC_EXEC
    // 34 is MAP_ANON|MAP_PRIVATE
    R=mmap(0,'~~',6,34,-1,0);

    N=0x55;
    while(scanf("%c%s%*[ R]%d%*[ R]%d",&a,b,&x,&y)&&~getchar())
        a-=65,
        a-1? // B[RANCH**]
            a-15? // P[USH/OP]
                a-9? // J[MP]
                    a? // A[DD]
                        a-2? // C[MP]
                            a-3? // D[IV]
                                a-11? // L[OAD]
                                    a-12? // M[UL]
                                        a-17? // R[LOAD]
                                            // SUB
                                            (N=0x29,g(G,H))
                                        :(N=0x89,g(G,H))
                                    :(N=0x89,g(0,G),N=0xF7,g(H,4),N=0x8B,g(0,G))
                                :(y?N=0xBD+x,s(y):(N=0x33,g(G,G)))
                            :(N=0x89,g(0,G),N=0xF7,g(H,6),N=0x8B,g(0,G))
                        :(N=0x39,g(G,H),s(0xfc8a9f),--j)
                    :(N=0x1,g(G,H))
                :(N=0xE9,J[k++]=i,s(x))
            :b[1]-80? 
                N=0x55+x // PUSH
            :(N=0x5D+x) // POP
        :(c=b[5],s(0x0f9ee78a),N=(
        c-69? // EQ
            c-71? // GT
                c-76? // LT
                    1 // NE
                :8
            :11
        :0
        )+0x84,J[k++]=i,s(x)),
        C[++i]=j
        ;
    // transfer registers to X,Y,Z
    s(0xA3E889),--j,s(&X);
    s(0xA3F089),--j,s(&Y);
    s(0xA3F889),--j,s(&Z);

    // pop and ret
    s(0xC35D);

    i=j;
    // fix distances for jmp/branch**
    while(k--)
        j=C[J[k]]+1,R[j-1]-0xE9&&(j+=4),
        s(C[*(int*)(R+j)]-j-4);

    // call
    ((int(*)())R)();

    // output
    printf("%u %u %u\n",X,Y,Z);
}

C, Pontuação = 854 _bytes × (~ 0,8 _seg / 2) × 0,5 [JIT] × 0,9 [Extensões] = ~ 154 _{bytes por segundo}

#define G getchar()
#define L for(i=0;i<3;++i)
#define N*(int*)
#define M(x)"P\x8a\xe7\x9e\xf"#x"    KL"
*T[1<<20],**t=T,*F[1<<20],**f=F,R[3],r[]={1,6,7};char*I[]={"L\xb8    GGJH","I\x8b\xc0HHGH","H\x50GG","H\x58GG","I\3\xc0HHGH","I\53\xc0HHGH","M\x8b\xc0\xf7\xe0\x8b\xc0IHLGJ","O\63\xd2\x8b\xc0\xf7\xf0\x8b\xc0IJNGL","L\xe9    KH","L\73\xc0\x9f\x8a\xfcHHGH",M(\x82),M(\x84),M(\x87),M(\x85)},C[1<<24],*c=C;main(i,o,l,g){N c=0xb7ec8b60;c[4]=70;c+=5;while((o=G)>=0){char*s=I[o];l=*s-'G';memcpy(c,s+1,l);for(s+=l+1;o=*s++;){o-='G';if(o<3){g=r[G];c[*s++-'G']|=g<<3*(o&1);if(o>1)c[*s++-'G']|=g<<3;}else{if(o>3)*f++=c+*s-'G';for(i=4;i;--i)c[*s-'G'+i-1]=G;++s;}}*t++=c;c+=l;}*t=c;while(f>F)--f,**f=(int)T[**f]-(int)*f-4;L N&c[7*i]=0x5893e|r[i]<<19,N&c[3+7*i]=R+i;N&c[21]=0xc361e58b;mprotect((int)C>>12<<12,1<<24,7);((void(*)())C)();L printf("R%d %u\n",i,R[i]);}

Compile gcc vm.c -ovm -m32 -wem um sistema operacional compatível com x86 POSIX.
Execute com ./vm < program, onde programestá um arquivo de programa binário.

Indo para a velocidade. O programa executa uma tradução bastante direta do programa de entrada para o código de máquina x86 e permite que a CPU faça o resto.

Por exemplo, aqui está a tradução do programa de teste. ecx, esiE edicorrespondem a R0, R1e R2, respectivamente; bhmantém os sinalizadores de status; eaxe edxsão registros de rascunho; a pilha de chamadas corresponde à pilha da VM:

# Prologue
     0:   60                      pusha
     1:   8b ec                   mov    ebp,esp
     3:   b7 46                   mov    bh,0x46
# LOAD R0 0
     5:   b9 00 00 00 00          mov    ecx,0x0
# LOAD R2 0 <--outer loop value
     a:   bf 00 00 00 00          mov    edi,0x0
# LOAD R1 0 <--inner loop value
     f:   be 00 00 00 00          mov    esi,0x0
#      --Begin inner loop--
# PUSH R1 <--push inner loop value to the stack
    14:   56                      push   esi
# MUL R1 R2 <--(i*j)
    15:   8b c6                   mov    eax,esi
    15:   f7 e7                   mul    edi
    19:   8b f0                   mov    esi,eax
# PUSH R2
    1b:   57                      push   edi
# LOAD R2 3
    1c:   bf 03 00 00 00          mov    edi,0x3
# DIV R1 R2 <-- / 3
    21:   33 d2                   xor    edx,edx
    23:   8b c6                   mov    eax,esi
    25:   f7 f7                   div    edi
    27:   8b f0                   mov    esi,eax
# POP R2
    29:   5f                      pop    edi
# ADD R0 R1 <-- s+=
    2a:   03 ce                   add    ecx,esi
# POP R1
    2c:   5e                      pop    esi
# PUSH R2
    2d:   57                      push   edi
# LOAD R2 1
    2e:   bf 01 00 00 00          mov    edi,0x1
# ADD R1 R2 <--j++
    33:   03 f7                   add    esi,edi
# POP R2
    35:   5f                      pop    edi
# PUSH R2
    36:   57                      push   edi
# LOAD R2 10000
    37:   bf 10 27 00 00          mov    edi,0x2710
# CMP R1 R2 <-- j < 10000
    3c:   3b f7                   cmp    esi,edi
    3e:   9f                      lahf
    3f:   8a fc                   mov    bh,ah
# POP R2
    41:   5f                      pop    edi
# BRANCHLT 4 <--Go back to beginning inner loop
    42:   8a e7                   mov    ah,bh
    44:   9e                      sahf
    45:   0f 82 c9 ff ff ff       jb     0x14
# --Drop To outer loop--
# LOAD R1 1
    4b:   be 01 00 00 00          mov    esi,0x1
# ADD R2 R1 <--i++
    50:   03 fe                   add    edi,esi
# LOAD R1 10000
    52:   be 10 27 00 00          mov    esi,0x2710
# CMP R2 R1 <-- i < 10000
    57:   3b fe                   cmp    edi,esi
    59:   9f                      lahf
    5a:   8a fc                   mov    bh,ah
# LOAD R1 0 <--Reset inner loop
    5c:   be 00 00 00 00          mov    esi,0x0
# BRANCHLT 3
    61:   8a e7                   mov    ah,bh
    63:   9e                      sahf
    64:   0f 82 a5 ff ff ff       jb     0xf
# Epilogue
    6a:   3e 89 0d 60 ac 04 09    mov    DWORD PTR ds:0x904ac60,ecx
    71:   3e 89 35 64 ac 04 09    mov    DWORD PTR ds:0x904ac64,esi
    78:   3e 89 3d 68 ac 04 09    mov    DWORD PTR ds:0x904ac68,edi
    7f:   8b e5                   mov    esp,ebp
    81:   61                      popa
    82:   c3                      ret

Ungolfed

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>

#define MAX_INST_COUNT (1 << 20)
#define MAX_CODE_SIZE (8 * MAX_INST_COUNT)
#define PAGE_SIZE (1 << 12)

uintptr_t *targets[MAX_INST_COUNT], **targets_ptr = targets;
int32_t *fixups[MAX_INST_COUNT], **fixups_ptr = fixups;
char code[MAX_CODE_SIZE], *code_ptr = code;
uint32_t R[3];

const char* inst_defs[] = {
    /* LOAD     */ "\5\xb8    \1\0\4\1",
    /* RLOAD    */ "\2\x8b\xc0\2\1\1\1",
    /* PUSH     */ "\1\x50\1\0",
    /* POP      */ "\1\x58\1\0",
    /* ADD      */ "\2\x03\xc0\2\1\1\1",
    /* SUB      */ "\2\x2b\xc0\2\1\1\1",
    /* MUL      */ "\6\x8b\xc0\xf7\xe0\x8b\xc0\3\1\5\1\3",
    /* DIV      */ "\x8\x33\xd2\x8b\xc0\xf7\xf0\x8b\xc0\3\3\7\1\5",
    /* JMP      */ "\5\xe9    \5\1",
    /* CMP      */ "\5\x3b\xc0\x9f\x8a\xfc\2\1\1\1",
    /* BRANCHLT */ "\x9\x8a\xe7\x9e\x0f\x82    \5\5",
    /* BRANCHEQ */ "\x9\x8a\xe7\x9e\x0f\x84    \5\5",
    /* BRANCHGT */ "\x9\x8a\xe7\x9e\x0f\x87    \5\5",
    /* BRANCHNE */ "\x9\x8a\xe7\x9e\x0f\x85    \5\5"
};

int main() {
    int i;

    {
        const char prologue[] =
            /* PUSHAD       */ "\x60"
            /* MOV EBP, ESP */ "\x8b\xec"
            /* MOV BH, 46h  */ "\xb7\x46"
        ;
        memcpy(code_ptr, prologue, sizeof(prologue) - 1);
        code_ptr += sizeof(prologue) - 1;
    }

    {
        const char reg[] = {1, 6, 7};
        char r;
        int op;
        while ((op = getchar()) != EOF) {
            const char* def = inst_defs[op];
            int len = def[0];
            memcpy(code_ptr, def + 1, len);
            for (def += len + 1; *def; ) {
                switch (*def++) {
                    case 1: code_ptr[*def++] |= reg[getchar()]; break;
                    case 2: code_ptr[*def++] |= reg[getchar()] << 3; break;
                    case 3:
                        r = reg[getchar()];
                        code_ptr[*def++] |= r; code_ptr[*def++] |= r << 3;
                        break;
                    case 5: *fixups_ptr = code_ptr + *def; ++fixups_ptr;
                    case 4:
                        for (i = 4; i; --i) code_ptr[*def + i - 1] = getchar();
                        ++def;
                        break;
                }
            }
            *targets_ptr = code_ptr; ++targets_ptr;
            code_ptr += len;
        }
        *targets_ptr = code_ptr; ++targets_ptr;

        while (fixups_ptr != fixups) {
            --fixups_ptr;
            **fixups_ptr = (char*)targets[**fixups_ptr] - (char*)*fixups_ptr - 4;
        }
    }

    {
        const char epilogue[] =
            /* MOV R[0], ECX */ "\x3e\x89\x0d    "
            /* MOV R[1], ESI */ "\x3e\x89\x35    "
            /* MOV R[2], EDI */ "\x3e\x89\x3d    "
            /* MOV ESP, EBP  */ "\x8b\xe5"
            /* POPAD         */ "\x61"
            /* RET           */ "\xc3"
        ;
        memcpy(code_ptr, epilogue, sizeof(epilogue) - 1);
        for (i = 0; i < 3; ++i) *(uintptr_t*)&code_ptr[3 + 7 * i] = &R[i];
        code_ptr += sizeof(epilogue) - 1;
    }

    mprotect(
        (uintptr_t)code / PAGE_SIZE * PAGE_SIZE, MAX_CODE_SIZE,
        PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC
    );
    { void (*program)(void) = code; program(); }
    for (i = 0; i < 3; ++i) printf("R%d %u\n", i, R[i]);

    return 0;
}

CJam, 222 187 185 bytes * (muito lento / 2)

Eu só queria ver o quão curto eu posso obter uma VM de bytecode escrevendo-a no CJam. Menos de 200 bytes parece bastante decente. É muito lento, porque o próprio CJam é interpretado. Demora muito tempo para executar o programa de teste.

304402480 6b:P;q:iD-);{(_P=@/(\L*@@+\}h;]:P;TTT]:R;{_Rf=~}:Q;{4G#%R@0=@t:R;}:O;{TP=("R\(\GG*bt:R;  ~R= R\~@t:R; Q+O Q4G#+-O Q*O Q/O ~(:T; Rf=~-:U; GG*bU0<{(:T}*;"S/=~T):TP,<}g3,{'R\_S\R=N}/

Para executá-lo, faça o download do interpretador Java neste link do sourceforge , salve o código vm.cjame execute-o com

java -jar cjam-0.6.2.jar vm.cjam

O programa espera o bytecode no STDIN. Ainda não encontrei uma maneira de canalizar dados binários em um programa, sem o PowerShell adicionar uma quebra de linha à direita e converter 0x0apara 0x0d 0x0a, o que é realmente irritante. O código inclui 4 bytes para corrigir isso ( D-);), que eu não incluí na contagem total, porque não é algo que o programa precise fazer se realmente recebeu o bytecode no STDIN, em vez de uma versão estranhamente codificada dele . Se alguém souber uma solução para isso, entre em contato.

Ligeiramente não destruído:

304402480 6b:P; "Create lookup table for instruction sizes. Store in P.";
q:i             "Read program and convert bytes to integers.";
D-);            "Remove spurious carriage returns. This shouldn't be necessary.";
{(_P=@/(\L*@@+\}h;]:P; "Split into instructions. Store in P.";
"We'll use T for the instruction pointer as it's initialised to 0.";
"Likewise, we'll use U for the CMP flag.";
TTT]:R; "Store [0 0 0] in R for the registers.";
{_Rf=~}:Q; "Register lookup block.";
{4G#%R@0=@t:R;}:O; "Save in register block.";
{TP=("R\(\GG*bt:R;

~R=
R\~@t:R;
Q+O
Q4G#+-O
Q*O
Q/O
~(:T;
Rf=~-:U;
GG*bU0<{(:T}*;"N/=~T):TP,<}g "Run program.";
3,{'R\_S\R=N}/

Vou adicionar uma explicação adequada amanhã.

Em resumo, estou armazenando todos os registradores, o ponteiro de instruções e o sinalizador de comparação em variáveis, para que eu possa manter a pilha do CJam livre para usar como a pilha da VM.

python / c ++, pontuação = 56,66

1435 caracteres * .234 / 2 segundos * .5 [JIT] * .75 [Otimização] * .90 [Instruções adicionais]

Compila o programa de entrada para c ++, executa o gcc e, em seguida, executa o resultado. A maior parte do tempo é gasta dentro do gcc.

A única otimização que faço é reduzir as operações da pilha para variáveis ​​explícitas, se for permitido semanticamente. Isso ajuda bastante, cerca de 10 vezes melhor tempo de execução do código compilado (cerca de 0,056 s para realmente executar o binário resultante). Não sei ao certo o que o gcc está fazendo para obter essa melhoria, mas é bom.

import sys,os
x=map(ord,sys.stdin.read())
w=lambda x:(x[0]<<24)+(x[1]<<16)+(x[2]<<8)+x[3]
I=[]
while x:
 if x[0]==0:f='r%d=%d'%(x[1],w(x[2:]));n=6
 if x[0]==1:f='r%d=r%d'%(x[1],x[2]);n=3
 if x[0]==2:f='P%d'%x[1];n=2
 if x[0]==3:f='O%d'%x[1];n=2
 if x[0]==4:f='r%d=r%d+r%d'%(x[1],x[1],x[2]);n=3
 if x[0]==5:f='r%d=r%d-r%d'%(x[1],x[1],x[2]);n=3
 if x[0]==6:f='r%d=r%d*r%d'%(x[1],x[1],x[2]);n=3
 if x[0]==7:f='r%d=r%d/r%d'%(x[1],x[1],x[2]);n=3
 if x[0]==8:f='goto L%d'%w(x[1:]);n=5
 if x[0]==9:f='a=r%d;b=r%d'%(x[1],x[2]);n=3
 if x[0]==10:f='if(a<b)goto L%d'%w(x[1:]);n=5
 if x[0]==11:f='if(a==b)goto L%d'%w(x[1:]);n=5
 if x[0]==12:f='if(a>b)goto L%d'%w(x[1:]);n=5
 if x[0]==13:f='if(a!=b)goto L%d'%w(x[1:]);n=5
 I+=[f];x=x[n:]
D=[]
d=0
for f in I:D+=[d];d+='P'==f[0];d-='O'==f[0]
J=[]
if all(d==D[int(f[f.find('L')+1:])]for f,d in zip(I,D)if f[0]in'gi'):
 H='uint32_t '+','.join('s%d'%i for i in range(max(D)))+';'
 for f,d in zip(I,D):
  if f[0]=='P':f='s%d=r'%d+f[1:]
  if f[0]=='O':f='r'+f[1:]+'=s%d'%(d-1)
  J+=[f]
else:
 H='std::vector<uint32_t>s;'
 for f,d in zip(I,D):
  if f[0]=='P':f='s.push_back(r'+f[1:]+')'
  if f[0]=='O':f='r'+f[1:]+'=s.back();s.pop_back()'
  J+=[f]
P='#include<vector>\n#include<cstdint>\nuint32_t r0,r1,r2,a,b;'+H+'int main(){'
for i,f in enumerate(J):P+='L%d:'%i+f+';'
P+=r'printf("R0 %u\nR1 %u\nR2 %u\n",r0,r1,r2);}'
c=open("t.cc", "w")
c.write(P)
c.close()
os.system("g++ -O1 t.cc")
os.system("./a.out")

Certamente poderia ser jogado um pouco mais.

Lua 5.2 (ou LuaJIT), 740 bytes

Primeira tentativa, apenas minimamente golfe. Esta versão funciona (pelo menos no programa de teste) e implementa os códigos de operação extras, mas não mantém os requisitos matemáticos não assinados e não é particularmente rápido. Como um bônus, porém, é uma VM em execução em uma VM e é escrita de tal forma que pode ser interpretada (executada com PUC-Lua) ou classificada como JIT (executada com LuaJIT; ainda interpretada, mas o intérprete está agora JITted).

Edição: Golfed melhor, ainda grande.

EDIT: corrigido um erro grave e agora restringe a aritmética ao unsigned longintervalo. De alguma forma, conseguiu manter o tamanho fora de controle, mas ainda está dando a resposta errada.

EDIT: Acontece que o resultado estava correto, mas a saída não estava. Mudou para impressão com em %uvez de %de está tudo bem. Também trocamos os registros baseados em tabela para variáveis ​​para melhorar um pouco o tamanho e a velocidade.

EDIT: Usando a gotodeclaração de Lua 5.2 (também disponível em LuaJIT), substituí o interpretador por "JIT-para-Lua", gerando código que é executado diretamente pela própria Lua VM. Não tenho certeza se isso realmente conta como JIT, mas melhora a velocidade.

U,S,P,F=table.unpack,table.insert,table.remove,math.floor X,r0,r1,r2,p,m,s=2^32,0,0,0,1,0,{}C={{'r%u=%u',1,4},{'r%u=r%u',1,1},{'S(s,r%u)',1},{'r%u=P(s)',1},{'r%u=(r%u+r%u)%%X',1,0,1},{'r%u=(r%u-r%u)%%X',1,0,1},{'r%u=(r%u*r%u)%%X',1,0,1},{'r%u=F(r%u/r%u)%%X',1,0,1},{'goto L%u',4},{'m=r%u-r%u',1,1},{'if m<0 then goto L%u end',4},{'if m==0 then goto L%u end',4},{'if m>0 then goto L%u end',4},{'if m~=0 then goto L%u end',4}}t={io.open(arg[1],'rb'):read('*a'):byte(1,-1)}i,n,r=1,0,{}while i<=#t do c,i,x,a=C[t[i]+1],i+1,0,{}for j=2,#c do y=c[j]if y>0 then x=0 for k=1,y do i,x=i+1,x*256+t[i]end end S(a,x)end S(r,('::L%d::'):format(n))n=n+1 S(r,c[1]:format(U(a)))end load(table.concat(r,' '))()print(('R0 %u\nR1 %u\nR2 %u'):format(r0,r1,r2))

Aqui está a versão original legível.

U,S,P,F=table.unpack,table.insert,table.remove,math.floor

X,r0,r1,r2,p,m,s=2^32,0,0,0,1,0,{}

C={
    {'r%u=%u',1,4},
    {'r%u=r%u',1,1},
    {'S(s,r%u)',1},
    {'r%u=P(s)',1},
    {'r%u=(r%u+r%u)%%X',1,0,1},
    {'r%u=(r%u-r%u)%%X',1,0,1},
    {'r%u=(r%u*r%u)%%X',1,0,1},
    {'r%u=F(r%u/r%u)%%X',1,0,1},
    {'goto L%u',4},
    {'m=r%u-r%u',1,1},
    {'if m<0 then goto L%u end',4},
    {'if m==0 then goto L%u end',4},
    {'if m>0 then goto L%u end',4},
    {'if m~=0 then goto L%u end',4},
}

t={io.open(arg[1],'rb'):read('*a'):byte(1,-1)}
i,n,r=1,0,{}
while i<=#t do
    c,i,x,a=C[t[i]+1],i+1,0,{}
    for j=2,#c do
        y=c[j]
        if y>0 then
            x=0 
            for k=1,y do 
                i,x=i+1,x*256+t[i]
            end 
        end
        S(a,x)
    end
    S(r,('::L%d::'):format(n)) 
    n=n+1
    S(r,c[1]:format(U(a)))
end
load(table.concat(r,' '))()
print(('R0 %u\nR1 %u\nR2 %u'):format(r0,r1,r2))

C #

1505 1475 bytes

Esta é a minha versão do intérprete, escrita em C #, que poderia ser otimizada / aprimorada, acho, mas eu realmente não sei onde;)

versão golfed:

using System;using System.Collections.Generic;using System.IO;using System.Linq;class M{static void Main(string[]a){if(a.Length==1&&File.Exists(a[0])){B.E(B.P(File.ReadAllLines(a[0])));Console.WriteLine(B.O);}}}class B{public enum I{L=0x00,P=0x02,Q=0x03,A=0x04,S=0x05,M=0x06,D=0x07,J=0x08,C=0x09,BL=0x0a,BE=0x0b,BG=0x0c,BN=0x0d}public enum R{A,B,C}enum C{N,L,E,G}public static Dictionary<R,uint>r=new Dictionary<R,uint>{{R.A,0},{R.B,0},{R.C,0}};public static Stack<uint>s=new Stack<uint>();static C c=C.N;public static string O{get{return string.Format("R0 {0}\nR1 {1}\nR2 {2}",r[R.A],r[R.B],r[R.C]);}}public static void E(byte[][]l){for(uint i=0;i<l.Length;i++){var q=l[i];switch((I)q[0]){case I.L:r[(R)q[1]]=U(q,2);break;case I.P:r[(R)q[1]]=s.Pop();break;case I.Q:s.Push(r[(R)q[1]]);r[(R)q[1]]=0;break;case I.A:s.Push(r[(R)q[1]]+r[(R)q[2]]);break;case I.S:s.Push(r[(R)q[1]]-r[(R)q[2]]);break;case I.M:s.Push(r[(R)q[1]]*r[(R)q[2]]);break;case I.D:s.Push(r[(R)q[1]]/r[(R)q[2]]);break;case I.J:i=U(q,1)-1;break;case I.C:{uint x=r[(R)q[1]],y=r[(R)q[2]];c=x<y?C.L:x>y?C.G:C.E;}break;case I.BL:if(c==C.L)i=U(q,1)-1;break;case I.BG:if(c==C.G)i=U(q,1)-1;break;case I.BE:if(c==C.E)i=U(q,1)-1;break;case I.BN:if(c!=C.E)i=U(q,1)-1;break;}}}public static byte[][]P(string[]c){return c.Where(l=>!l.StartsWith("#")).Select(r=>r.Split(' ').Where(b=>b.Length>0).Select(b=>Convert.ToByte(b,16)).ToArray()).Where(l=>l.Length>0).ToArray();}static uint U(byte[]b,int i){return(uint)(b[i]<<24|b[i+1]<<16|b[i+2]<<8|b[i+3]);}}

editar

removeu alguns desnecessários publice privatemodificadores:

using System;using System.Collections.Generic;using System.IO;using System.Linq;class M{static void Main(string[]a){if(a.Length==1&&File.Exists(a[0])){B.E(B.P(File.ReadAllLines(a[0])));Console.Write(B.O);}}}class B{enum I{L=0x00,P=0x02,Q=0x03,A=0x04,S=0x05,M=0x06,D=0x07,J=0x08,C=0x09,BL=0x0a,BE=0x0b,BG=0x0c,BN=0x0d}enum R{A,B,C}enum C{N,L,E,G}static Dictionary<R,uint>r=new Dictionary<R,uint>{{R.A,0},{R.B,0},{R.C,0}};static Stack<uint>s=new Stack<uint>();static C c=C.N;public static string O{get{return string.Format("R0 {0}\nR1 {1}\nR2 {2}\n",r[R.A],r[R.B],r[R.C]);}}public static void E(byte[][]l){for(uint i=0;i<l.Length;i++){var q=l[i];switch((I)q[0]){case I.L:r[(R)q[1]]=U(q,2);break;case I.P:r[(R)q[1]]=s.Pop();break;case I.Q:s.Push(r[(R)q[1]]);r[(R)q[1]]=0;break;case I.A:s.Push(r[(R)q[1]]+r[(R)q[2]]);break;case I.S:s.Push(r[(R)q[1]]-r[(R)q[2]]);break;case I.M:s.Push(r[(R)q[1]]*r[(R)q[2]]);break;case I.D:s.Push(r[(R)q[1]]/r[(R)q[2]]);break;case I.J:i=U(q,1)-1;break;case I.C:{uint x=r[(R)q[1]],y=r[(R)q[2]];c=x<y?C.L:x>y?C.G:C.E;}break;case I.BL:if(c==C.L)i=U(q,1)-1;break;case I.BG:if(c==C.G)i=U(q,1)-1;break;case I.BE:if(c==C.E)i=U(q,1)-1;break;case I.BN:if(c!=C.E)i=U(q,1)-1;break;}}}public static byte[][]P(string[]c){return c.Where(l=>!l.StartsWith("#")).Select(r=>r.Split(' ').Where(b=>b.Length>0).Select(b=>Convert.ToByte(b,16)).ToArray()).Where(l=>l.Length>0).ToArray();}static uint U(byte[]b,int i){return(uint)(b[i]<<24|b[i+1]<<16|b[i+2]<<8|b[i+3]);}}

chame-o com executable.exe filenameonde filenameestá o arquivo que contém o código a ser interpretado

Meu "programa de teste":

# LOAD R0 5
# CMP R0 R1
# BRANCHEQ 13
# LOAD R1 1
# LOAD R2 1
# CMP R0 R2
# MUL R1 R2
# LOAD R1 1
# ADD R2 R1
# PUSH R2
# PUSH R1 
# BRANCHEQ 13
# JMP 5
# POP R2
# POP R0
# POP R1
# PUSH R0

0x0 0x0 0x0 0x0 0x0 0x5
0x9 0x0 0x1 
0xb 0x0 0x0 0x0 0xd 
0x0 0x1 0x0 0x0 0x0 0x1 
0x0 0x2 0x0 0x0 0x0 0x1 
0x9 0x0 0x2 
0x6 0x1 0x2 
0x0 0x1 0x0 0x0 0x0 0x1 
0x4 0x2 0x1 
0x2 0x2 
0x2 0x1 
0xb 0x0 0x0 0x0 0xd 
0x8 0x0 0x0 0x0 0x5 
0x3 0x2 
0x3 0x0 
0x3 0x1 
0x2 0x0 

Intérprete ungolfed com nomes mais longos variáveis, classes, ...

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        if (args.Length == 1 && File.Exists(args[0]))
        {
            var code = ByteCodeInterpreter.ParseCode(File.ReadAllLines(args[0]));
            ByteCodeInterpreter.Execute(code);
            Console.WriteLine(ByteCodeInterpreter.Output);
        }
    }
}

public static class ByteCodeInterpreter
{
    public enum Instruction : byte
    {
        LOAD = 0x00,
        PUSH = 0x02,
        POP = 0x03,
        ADD = 0x04,
        SUB = 0x05,
        MUL = 0x06,
        DIV = 0x07,
        JMP = 0x08,
        CMP = 0x09,
        BRANCHLT = 0x0a,
        BRANCHEQ = 0x0b,
        BRANCHGT = 0x0c,
        BRANCHNE = 0x0d
    }

    public enum Register : byte
    {
        R0 = 0x00,
        R1 = 0x01,
        R2 = 0x02
    }

    private enum CompareFlag : byte
    {
        NONE = 0x00,
        LT = 0x01,
        EQ = 0x02,
        GT = 0x03,
    }

    public static readonly Dictionary<Register, uint> register = new Dictionary<Register, uint>
    {
        {Register.R0, 0},
        {Register.R1, 0},
        {Register.R2, 0}
    };

    public static readonly Stack<uint> stack = new Stack<uint>();
    private static CompareFlag compareFlag = CompareFlag.NONE;

    public static string Output
    {
        get
        {
            return string.Format("R0 {0}\nR1 {1}\nR2 {2}", register[Register.R0], register[Register.R1],
                register[Register.R2]);
        }
    }

    public static void Execute(byte[][] lines)
    {
        for (uint i = 0; i < lines.Length; i++)
        {
            var line = lines[i];
            switch ((Instruction)line[0])
            {
                case Instruction.LOAD:
                    register[(Register)line[1]] = GetUint(line, 2);
                    break;
                case Instruction.PUSH:
                    register[(Register)line[1]] = stack.Pop();
                    break;
                case Instruction.POP:
                    stack.Push(register[(Register)line[1]]);
                    register[(Register)line[1]] = 0;
                    break;
                case Instruction.ADD:
                    stack.Push(register[(Register)line[1]] + register[(Register)line[2]]);
                    break;
                case Instruction.SUB:
                    stack.Push(register[(Register)line[1]] - register[(Register)line[2]]);
                    break;
                case Instruction.MUL:
                    stack.Push(register[(Register)line[1]] * register[(Register)line[2]]);
                    break;
                case Instruction.DIV:
                    stack.Push(register[(Register)line[1]] / register[(Register)line[2]]);
                    break;
                case Instruction.JMP:
                    i = GetUint(line, 1) - 1;
                    break;
                case Instruction.CMP:
                    {
                        uint v0 = register[(Register)line[1]], v1 = register[(Register)line[2]];
                        if (v0 < v1)
                            compareFlag = CompareFlag.LT;
                        else if (v0 > v1)
                            compareFlag = CompareFlag.GT;
                        else
                            compareFlag = CompareFlag.EQ;
                    }
                    break;
                case Instruction.BRANCHLT:
                    if (compareFlag == CompareFlag.LT)
                        i = GetUint(line, 1) - 1;
                    break;
                case Instruction.BRANCHGT:
                    if (compareFlag == CompareFlag.GT)
                        i = GetUint(line, 1) - 1;
                    break;
                case Instruction.BRANCHEQ:
                    if (compareFlag == CompareFlag.EQ)
                        i = GetUint(line, 1) - 1;
                    break;
                case Instruction.BRANCHNE:
                    if (compareFlag != CompareFlag.EQ)
                        i = GetUint(line, 1) - 1;
                    break;
            }
        }
    }

    public static byte[][] ParseCode(string[] code)
    {
        return
            code.Where(line => !line.StartsWith("#"))
                .Select(line => line.Split(' ').Where(b => b.Length > 0).Select(b => Convert.ToByte(b, 16)).ToArray())
                .Where(line => line.Length > 0)
                .ToArray();
    }

    private static uint GetUint(byte[] bytes, int index)
    {
        return (uint)(bytes[index] << 24 | bytes[index + 1] << 16 | bytes[index + 2] << 8 | bytes[index + 3]);
    }
}