Scratch 3.0 を Hackしよう。 ScratchVM の Opcode

Scratch

Posted at 2017-12-23

Scratch VM を実行した時、その中で何が起きているのでしょうか。
見て行きましょう。

https://wiki.scratch.mit.edu/wiki/VM_Preferences
https://wiki.scratch.mit.edu/wiki/Scratch_2.0
https://wiki.scratch.mit.edu/wiki/Scratch_3.0

VMってなんだろう?

VMは、Virtual Machine の略です。

何らかの、機会を模倣して動作するソフトウェアのことです。

例えば、VirtualBox という x86仮想化 VM があります。このソフトウエアを利用すると、自分のPCに、別の

OSを動作させることとかできます。

Java言語なども、 Java仮想マシンを持ちます。

Javaのバイトコードを、実行するスタック型のソフトで、Javaで書かれたプログラムを

動かすことができます

Scratch VM は、Javaのように、Scratchで書かれたコードを理解して

実行してくれるソフトウエアのことです。

プログラム言語のVMの共通点

OPCODE / ByteCode なるものが存在する。

これは、VMの一個の命令で、非常に単純なことしかしません。

プログラム言語は、「人間の言語に近い記述」を「OPCODE」に変換したあとで、

それを実行します。

Scratch のコードを追ってみよう

Scratch は、どんな、OPCODE を持つのだろうか? どんな感じに動作するのだろうか?
探ってみましょう!!

前回のコードをみると、ScratchVM->start() から、始まるのでした。
コードを追って見ましょう!!

ScratchVM->start ()
  ScratchRuntime->start ()
    this._steppingInterval = setInterval(() => {
       this._step();
    }, interval);

※ https://github.com/LLK/scratch-vm/blob/develop/src/virtual-machine.js
※ https://github.com/LLK/scratch-vm/blob/develop/src/engine/runtime.js

と、なっていました。
つまり、Scratch VM は、　ScratchRuntime->_step(); を、短い感覚で何度も呼ぶ作りのようです。

 _step () {
    ...
    this.monitorBlocks.runAllMonitored(this);
    ...
    this.sequencer.stepThreads();
    ...
    this.renderer.draw();
  }

this.sequencer.stepThreads(); では、

...
ScratchExecute->execute()
..
ScratchExecute->thread.goToNextBlock();
...

※ https://github.com/LLK/scratch-vm/blob/develop/src/engine/execute.js
と、なっており、ScratchExecute を、順次実行しながら、
描画していることが、解ります。

ScratchExecute

ScratchExecute->execute()の中では、ブロックを、順次取り出して、

let block = blockContainer.getBlock(currentBlockId);
const opcode = blockContainer.getOpcode(block);
const fields = blockContainer.getFields(block);
const inputs = blockContainer.getInputs(block);
const blockFunction = runtime.getOpcodeFunction(opcode);
const isHat = runtime.getIsHat(opcode);
..
.
primitiveReportedValue = blockFunction(argValues, blockUtility);

順次、実行していきます。
https://github.com/LLK/scratch-vm/tree/develop/src/blocks
のコードが実行されるわけです。

また、この、blocks のことを、Scratchでは、OPCODEとして扱っているようです。