所以这里，我利用一些时间，整理下erlang代码的运行过程。从erlang代码编译过程，到代码运行过程做解说。然后重点讲下虚拟机运行代码的原理。将本篇文章。献给全部喜欢erlang的人。
erlang代码编译过程
1. erlang核心代码
2. erlang汇编码
3. erlang BEAM
4. erlang运行时代码
当模块载入后，在erlang shell下通过下面方式能够获取模块的运行时代码。就会生成test.dis文件
有论文说是为了降低Beam的大小，这点我没有做过实质性的探究，我仅仅是认为有限指令集比較短，更easy阅读被人理解。关于有限指令集和扩展指令集的区别。我在文章最后的拓展阅读做了讨论。
erlang代码从编译到运行过程
文章erlang版本号以R16B02作说明。
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File
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Path
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beam_makeops
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erts/emulator/utils/
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ops.tab
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erts/emulator/beam/
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beam_opcodes.c
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erts/emulator/<machine>/opt/smp/
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beam_load.c
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erts/emulator/beam/
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genop.tab
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lib/compiler/src/
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erlang 虚拟机运行代码的原理
erlang虚拟机概述
ERTS是erlang VM最底层的应用，负责和操作系统交互，管理I/O，实现erlang进程和BIF函数。BEAM模拟器是运行Erlang程序经编译后产出的字节码的地方。
后来改成基于寄存器的虚拟机，也就是如今的BEAM（Bogdan's Abstract Machine），运行效率有了较大幅度提升。这在Joe的erlang VM演变论文有说到。
而基于寄存器（register-based）的指令长度不是固定的，能够在指令中带多个操作数。这样，基于寄存器能够降低指令数量，降低入栈出栈操作，从而降低了指令派发的次数和内存訪问的次数，相比开销少了非常多。
可是，假设利用寄存器做数据交换，就要常常保存和恢复寄存器的结果。这就导致基于寄存器的虚拟机在实现上要比基于栈的复杂，代码编译也要复杂得多
erlang进程
假设进程在等待新消息时也会被挂起，直到这个进程接收到新消息后。就又一次加到调度队列。
进程的栈和堆
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堆用于存储复杂的数据结构，如元组。列表或大整数。
栈被用来存储简单的数据，还有指向堆中复杂数据的数据指针。
栈有指针指向堆，但不会有指针从堆到栈。
寄存器
为此，基于寄存器的虚拟机使用暂时变量来保存这个本地变量，这个暂时变量也就是寄存器。并且，这个寄存器变量通常都被优化成CPU的寄存器变量，这样，虚拟机訪问寄存器变量甚至都不用訪问内存。极大的提高了系统的运行速度。
/*
* X register zero; also called r(0)
*/
register Eterm x0 REG_x0 = NIL;
register修饰符的作用是暗示编译器。某个变量将被频繁使用，尽可能将其保存在CPU的寄存器中，以加快其存储速度。随着编译程序设计技术的进步，在决定那些变量应该被存到寄存器中时。如今的编译器能比程序猿做出更好的决定，往往会忽略register修饰符。
可是就erlang虚拟机对寄存器变量的使用程度，应该是能够利用到CPU寄存器的优点。
当进程被调出的时候，寄存器就给其它进程使用。（进程切换保存进程上下文时。仅仅须要保存指令寄存器IP和当前函数信息。效率非常高）
指令调度
while(1){
opcode = *vPC++;
switch(opcode){
case i_call_fun:
..
break;
case call_bif_e:
..
break;
//and many more..
}
};
字节码在虚拟机中运行。运行过程相似CPU运行指令过程，分为取指，解码。运行3个过程。通常情况下，每一个操作码相应一段处理函数，然后通过一个无限循环加一个switch的方式进行分派。
start()->
spawn(fun() -> fun1(1) end). %% 创建进程。运行 fun1/1 fun1(A) ->
A1 = A + 1,
B = trunc(A1), %% 运行 trunc/1
{ok, A1+B}.
以上。进程在运行函数（ trunc/1）调用前。会将当前的本地变量和返回地址指针CP写入栈。然后，在运行完这个函数（trunc/1）后再从栈取出CP指令和本地变量，依据CP指针返回调用处，继续运行后面的代码。
Threaded Code（线索化代码）
假设是少量的switch case，全然能够接受，可是对于虚拟机来说。有着成百上千的switch case，并且运行频繁非常高，运行一条指令就须要一次线性搜索。确定比較耗性能。假设能直接跳转到运行代码位置，就能够省去线性搜索的过程了。于是在字节码的分派方式上，做了新的改进。这项技术叫作 Context Threading（上下文线索化技术。Thread眼下都没有合适的中文翻译。我这里意译为线索化。表示当中的线索关系）。
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拓展阅读
BIF（内建函数）
Export* bif_export[BIF_SIZE];
BifEntry bif_table[] = {
{am_erlang, am_abs, 1, abs_1, abs_1},
{am_erlang, am_adler32, 1, adler32_1, wrap_adler32_1},
{am_erlang, am_adler32, 2, adler32_2, wrap_adler32_2},
{am_erlang, am_adler32_combine, 3, adler32_combine_3, wrap_adler32_combine_3},
{am_erlang, am_apply, 3, apply_3, wrap_apply_3},
{am_erlang, am_atom_to_list, 1, atom_to_list_1, wrap_atom_to_list_1},
typedef struct bif_entry {
Eterm module;
Eterm name;
int arity;
BifFunction f; // bif函数
BifFunction traced; // 函数调用跟踪函数
} BifEntry;
erlang BEAM模拟器启动时会初始化bif函数表，
init_emulator:
{ em_call_error_handler = OpCode(call_error_handler);
em_apply_bif = OpCode(apply_bif); beam_apply[0] = (BeamInstr) OpCode(i_apply);
beam_apply[1] = (BeamInstr) OpCode(normal_exit);
beam_exit[0] = (BeamInstr) OpCode(error_action_code);
beam_continue_exit[0] = (BeamInstr) OpCode(continue_exit);
beam_return_to_trace[0] = (BeamInstr) OpCode(i_return_to_trace);
beam_return_trace[0] = (BeamInstr) OpCode(return_trace);
beam_exception_trace[0] = (BeamInstr) OpCode(return_trace); /* UGLY */
beam_return_time_trace[0] = (BeamInstr) OpCode(i_return_time_trace); /*
* Enter all BIFs into the export table.
*/
for (i = 0; i < BIF_SIZE; i++) {
ep = erts_export_put(bif_table[i].module, //模块名
bif_table[i].name,
bif_table[i].arity);
bif_export[i] = ep;
ep->code[3] = (BeamInstr) OpCode(apply_bif);
ep->code[4] = (BeamInstr) bif_table[i].f; // BIF函数
/* XXX: set func info for bifs */
ep->fake_op_func_info_for_hipe[0] = (BeamInstr) BeamOp(op_i_func_info_IaaI);
}
下面写个简单的样例说明。
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/*
* 下面截取 bif 处理过程
*/
OpCase(call_bif_e):
{
Eterm (*bf)(Process*, Eterm*, BeamInstr*) = GET_BIF_ADDRESS(Arg(0)); // 依据參数获取bif实际运行函数
Eterm result;
BeamInstr *next;
PRE_BIF_SWAPOUT(c_p);
c_p->fcalls = FCALLS - 1;
if (FCALLS <= 0) {
save_calls(c_p, (Export *) Arg(0));
}
PreFetch(1, next);
ASSERT(!ERTS_PROC_IS_EXITING(c_p));
reg[0] = r(0);
result = (*bf)(c_p, reg, I); // 运行bif函数
ASSERT(!ERTS_PROC_IS_EXITING(c_p) || is_non_value(result));
ERTS_VERIFY_UNUSED_TEMP_ALLOC(c_p);
ERTS_HOLE_CHECK(c_p);
ERTS_SMP_REQ_PROC_MAIN_LOCK(c_p);
PROCESS_MAIN_CHK_LOCKS(c_p);
if (c_p->mbuf || MSO(c_p).overhead >= BIN_VHEAP_SZ(c_p)) {
Uint arity = ((Export *)Arg(0))->code[2];
result = erts_gc_after_bif_call(c_p, result, reg, arity);
E = c_p->stop;
}
HTOP = HEAP_TOP(c_p);
FCALLS = c_p->fcalls;
if (is_value(result)) {
r(0) = result;
CHECK_TERM(r(0));
NextPF(1, next);
} else if (c_p->freason == TRAP) {
SET_CP(c_p, I+2);
SET_I(c_p->i);
SWAPIN;
r(0) = reg[0];
Dispatch();
}
上面涉及到一个宏，就是取得bif函数地址。
#define GET_BIF_ADDRESS(p) ((BifFunction) (((Export *) p)->code[4]))
依据前面提到的。((Export *) p)->code[4] 就是 bif_table表的中BIF函数的地址。
扩展指令集
| Type | Description |
|---|---|
| t | An arbitrary term, e.g. {ok,[]} |
| I | An integer literal, e.g. 137 |
| x | A register, e.g. R1 |
| y | A stack slot |
| c | An immediate term, i.e. atom/small int/nil |
| a | An atom, e.g. 'ok' |
| f | A code label |
| s | Either a literal, a register or a stack slot |
| d | Either a register or a stack slot |
| r | A register R0 |
| P | A unsigned integer literal |
| j | An optional code label |
| e | A reference to an export table entry |
| l | A floating-point register |