用 Google 表格做个虚拟机

用 Google 表格做个虚拟机

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简评:谁能有原作者会玩?活脱脱把一个表格处理工具当作像微处理器来运行,感觉以后「微型计算机原理」都可以用这个做实验了。

我最近注意到,Google Docs 有一个叫 Apps Script 的全功能脚本系统,它可以让你使用JavaScript 做一些非常有用的事情:

  • 运行代码来响应文档打开事件或单元格更改事件;
  • 为公式制作自定义 Google Sheets 电子表格函数;
  • 使用像 Google 这样的服务来翻译文本或电子邮件;
  • 使用自定义功能将新菜单项添加到 Google Docs 的界面中。

但,我用它做却做了 (ง •̀_•́)ง 一些奇奇怪怪的事,看啊,Google Sheets 虚拟机竟然在生成斐波纳契数列了!

运行原理

虚拟机有 100 个单元的内存区域,索引为 0-99,每个单元格都可以包含一个指令或一个整数值。

还有一个堆栈,它从内存区域的底部开始,然后向上增长。

下图是当这个虚拟机为空的时候的样子:

注意一下事项:

  • RARBRCRD 是通用寄存器
  • RI 是指令指针,它指向要在内存区域执行的下一条指令,该指示灯亮起绿色。
  • RS 是堆栈指针,它指向堆栈顶部的存储单元,这亮起蓝色
  • Output 显示程序的输出
  • Error 显示在解析或执行指令时遇到的任何错误
  • Memory 是 100 个存储单元的区域

要运行指令,后台的 Apps Script 会检查 RI 的值,查看接下来要执行的指令,它读取 RI 指向的指令并解析它。

指令在内存和寄存器之间操作数据,操作堆栈或执行条件判断。

指令执行完毕后,RI 的值增加,指向存储器中的下一个单元。

用法

下面是一个名为 Computer 的自定义菜单,其中包含一些用于控制虚拟机的命令:

  • Run 将运行当前程序,直到它结束或遇到错误
  • Step 运行一条指令,然后暂停
  • Reset 清除所有寄存器和输出字段,这使程序可以再次运行
  • Load Factorial Program 从另一个 Sheet 中加载 factorial 示例
  • Load Fibonacci Program 从另一个 Sheet 中加载 fibonacci 示例

指令

有一些已经实现的指令:

General

  • mov dst src

数学运算

  • add dst src
  • sub dst src
  • mul dst src

堆栈操作

  • push src
  • pop dst

跳转和条件

  • jmp target
  • jl cmp1 cmp2 target

函数

  • call target
  • ret

其他

  • output src
  • end

寻址模式

上述指令中的操作数可以采取几种形式

Immediates (立即数)是嵌入到指令中的数值,例如:7 和 123。 将值 7 复制到寄存器 ra中:

mov ra 7

Registers 寄存器寻址,例如:ra,rb,rc。将值从 rc 复制到 rb 中:

mov rb rc

Memory 指存储区域的单元格内的值,例如:$0,$10,$99。将 ra 中的值复制到第一个存储单元中:

mov $0 ra

将值从最后一个存储单元复制到 rd:

mov rd $99

Indirect 是指内存单元指向的值,例如:@15,@50。因此,如果存储器单元 10 包含值 20,并且存储器单元 20 包含值 30,则可以将值 30 像这样地复制:

mov ra @10

它查看存储器单元 10 找到值 20 ,然后,它查看存储器单元 20 找到值 30,并将该值复制到ra 中。

递归

还可以使用堆栈、 call 和 ret 指令进行递归调用。这是一个使用递归来生成 5 的阶乘的例子:

jl ra 2 50 中开始的代码是一个函数,它接受 ra 中输入值,并将返回结果存入 rd,它会递归地调用它来计算 ra 中值的阶乘。

一起玩啊

如果你也想玩 docs.google.com/spreads

使用工具和脚本编辑器,就可以看到应用程序脚本代码


原文:Google Sheets Virtual Machine

扩展阅读:编译器和解释器之间有什么区别 - 知乎专栏

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