上篇日誌總結CPU調用函數時的棧內存變化過程，用的C程序解釋成彙編來描述，目的是想說明，JVM在執行Java程序時，函數調用的過程和C程序函數調用的過程是相同的，C作爲靜態編譯型的語言，在程序執行先需要編譯成CPU能直接執行的二進制碼，JVM執行Java程序時也需要先將其解釋成字節碼，或者說字節碼指令集更準確，通常指令集是計算機硬件纔有的東西，在開發語言上包裝一套指令集，好處是可以統一規範，這樣“統一的接口”讓開發者用更加接近人類語言來調用機器指令，想想如果讓你用匯編來寫程序，movl、pop、inc、shl左移右移等，程序可讀性沒那麼高，效率也沒那麼高。
JVM字節碼指令
字節碼指令作爲中間語言，作用是幫助Java語言實現一些如棧操作，入棧出棧，傳參讀參，讀寫局部變化和函數調用等，例如最簡單的控制指令，for循環、foreach循環、do…while循環、if…else和switch等。運算指令集有算術、邏輯、比較和位運算。數據交換指令集，用來操作棧內存、Java堆等，使用數據交換指令來實現數據在這些內存區域裏面的交換，或者說傳遞，函數調用的指令集也在數據交換指令集中。
因爲JVM本身就是用C和C++共同編寫的解釋性虛擬機，所以在執行Java程序時，最終是JVM交由C語言來運行，也就是說，JVM是一邊將字節碼指令翻譯成C程序，一邊執行，通過C來調用執行機器指令。這就是JVM中模板解釋器的實現思想，爲每一個機器指令編寫一段實現對應功能的彙編代碼，在JVM初始化時，就會將彙編代碼翻譯成機器指令，加載到內存中，當JVM執行某一條Java字節碼指令時，就可以從內存中直接執行對應的彙編代碼，直接跳到該指令的內存地址就可以調用執行。
函數指針直接觸發機器指令
按照上面說的思路，JVM的模板解釋器爲每一個機器指令編寫一段實現對應功能的彙編代碼，在運行某一字節碼指令時，可以直接執行對應的機器指令，具體的實現方式是怎樣的，來看一個例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
const unsigned char run[] =
{
0x55, 0x8B, 0xEC, 0x83, 0xEC, 0x40, 0x53, 0x56, 0x57,
0x8d, 0x7d, 0xc0, 0xb9, 0x10, 0x00, 0x00, 0x00, 0xb8,
0xcc, 0xcc, 0xcc, 0xcc, 0xf3, 0xab,
0x8b, 0x45, 0x08, 0x03, 0x45, 0x0c,
0x5f, 0x5e, 0x5b, 0x8b, 0xe5, 0x5d, 0xc3
};
int main(int argc, char const* argv[])
{
int a = 4;
int b = 5;
int (*add)(int, int); // 定義函數指針
add = (void*) run; // 函數指針add指向run機器碼
int result = add(a, b);
printf("%d + %d = %d", a, b, result);
return 0;
}
首先定義一個字符數組run，裏面是一個函數的十六進制表示方式，這些字符組成機器指令，作用是對傳入的兩個數a和b進行求和，並返回結果。接着往下，main（）函數裏，還記得C直接操作機器指令的方式嗎，就是用函數指針，通過函數指針變量（一個指針），存放某一段機器指令，在C程序編譯階段，C函數指針直接指向了某一段機器指令的首地址，實現直接調用該機器指令。
所以在main（）函數裏，定義了一個函數指針add，下一行存放了run字符數組的首地址，最後通過add(a, b)來調用，程序執行到int result = add(a, b);時，就會直接將run數組裏的一片連續內存區代碼拿出來執行：
兩種觸發方式
上面的例子，通過函數指針直接觸發機器指令，方式是先定義一個函數指針，函數指針就是一個指針變量，和其他普通變量如int，float，char等一樣，存放的是一個值，指針變量存放的就是首地址，聲明和調用正如上面的例子：
int (*add)(int, int); // 聲明
arr = (void*) run; //存放某一片地址區域
int i = arr(a, b); // 調用
還有一種方式，就是先聲明其是一種類型，有點像面向對象中的類，首先通過typedef定義一種類型，一種函數指針類型，例如：
typedef (*addType)(int, int);
該語句聲明瞭一種函數指針類型addType，是用戶自定義的一種數據類型，然後就可以通過該類型是聲明一個變量來用：
addType add = (void*) run;
int i = arr(a, b);
無論是上面哪種聲明，在調用時也有兩種方式觸發機器指令，第一張就是上面都用到的，直接int i = arr(a, b);看似最簡潔明瞭，但是最好還是使用第二種方式：int i = (*add)(a, b);因爲這樣調用可以讓別人一看就知道你使用了函數指針，而不是一個普通函數的顯式調用。
call_stub函數指針
JVM中實現函數指針調用機器指令，用的是call_stub，它也是一個函數指針，函數原型如下：
static CallStub call_stub()
{
return (CallStub)(castable_address(_call_stub_entry));
}
函數的調用結果最終會被類型轉換成CallStub，CallStub是一個自定義類型，函數指針類型，結構如下：
typedef void (*CallStub) {
address link,
intptr_t* result,
BasicType result_type,
methodOopDesc* method,
address entry_point,
intptr_t* parameters,
int size_of_parameters,
TRAPS
};
可以看到一共有8個參數，link表示的是連接器，result是函數返回值的地址，result_type顧名思義就是函數的返回類型，method表示Java方法對象，entry_point這個參數很重要，表示的是JVM調用Java方法的事先定義好的入口，前面說到模板解釋器，在JVM初始化時會將一些方法調用的“入口”代碼編譯成機器指令，加載到內存中，在JVM調用方法時，需要先調用這些入口指令，例如Java程序的主函數必須通過call_stub函數指針來執行。parameters指的是Java方法的參數集合，下一個size_of_parameters自然就是參數的數量了。
castable_address()
CallStub結構搞清楚後，回到call_stub的調用語句看：
return (CallStub)(castable_address(_call_stub_entry));
裏面的參數是castable_address，也是一個函數，結構是這樣的：
inline address_word castable_address(address_x)
{
return address_word(x);
}
返回類型是address_word，顧名思義是一個地址類型，自定義的地址類型，很容易就能查到它經過了哪些包裝：
typedef uintptr_t address_word;
typedef unsigned int uintptr_t;
可以看到，address_word的最終原型是無符號整型類型unsigned int。最後，就只剩下_call_stub_entry這個參數了它的原封類型也是unsigned int，這些很容易查到它的封裝：
static address _call_stub_entry;
到這裏把call_stub函數指針裏的三個類型都搞明白了，JVM通過call_stub函數指針調用目標函數，call_stub函數相當於一個接口，裏面又調用了castable_address（）函數，傳入原封類型是unsigned int的參數_address_stub_entry，標識的就是一個函數的地址。