一文读懂：XVM虚拟机

Posted 2021-10-12 区块链星际社

起源

在我们了解XVM之前，我们必须回溯虚拟机的发展历程，智能合约这一概念由萨博在1994年提出，他认为，“智能合约是一种数字形式的承诺，智能合约可以满足合约各方在其上履行自己的承诺”。由此智能合约这一概念出现，萨博在定义智能合约时强调了“数字形式”和“协议”。这让智能合约与传统的承诺出现了区别。

智能合约最早被以太坊引入并使用，但是很快以太坊就发现了智能合约存在的问题。

对于脚本语言，脚本是非图灵完备的，所以无法执行一些复杂的操作，比如签名。

脚本无法对交易进行细粒度操作。

脚本缺乏保存状态，无法支持更加复杂的操作。

执行时获取的数据十分有限。

对此以太坊设计了独特的智能合约语言Solidity，随着Solidity的出现，一个图灵完备的智能合约执行引擎出现了，EVM可以让用户实现更加复杂的操作。

详解

EVM是一种栈式虚拟机，使用字节作为指令。Solidity合约源码经过编译后是用一种低级的、基于堆栈的字节码，所以真正部署在以太坊上并且在EVM中执行的其实是一串字节码。代码由一系列字节组成，其中每个字节代表一个操作。字节码执行时从第一个字节码开始根据字节码的操作含义依次执行，直到到达代码末尾或出现错误（如遇到REVERT 、STOP或RETURN 操作码）。

栈: 后进先出容器，其值可以被压入和弹出；

Memory: 一个无限可扩展的字节数组；

Storage: 合约的长期存储，为键/值对存储。与计算结束后重置的堆栈和Memory不同，存储会长期存在，这部分也就是常说的“区块链账本”的一部分。

PUSH1：字节码16进制为60 ，操作含义是将紧跟着的一个字节推入栈中。

ADD：字节码16进制为01 ，操作含义是将栈上的两个元素弹出相加，然后将结果放回栈中。MSTORE：字节码16进制为52 ，操作含义是将栈中弹出的第二个值存入Memory中，存入的索引值为栈中弹出的第一个元素。RET：字节码16进制为f3 ，操作含义是执行结束，返回结果，结果在Memory中，起始索引为栈中弹出的第一个值，长度为栈中弹出的第二个值。

具体过程如下图所示。

蓬勃发展的虚拟机

随着虚拟机技术的不断发展，行业内出现了许多智能合约执行引擎，

EVM：兼容以太坊EVM，并进行了性能优化与功能丰富。

HVM：趣链首创支持Java语言编写智能合约的高效、易用、完备的智能合约执行引擎。

FVM：支持Rust等语言编写智能合约的安全、多样、高效的智能合约执行引擎。

KVSQL：支持在区块链上执行SQL语句的新型执行引擎。