使用C++23从零实现RISC-V模拟器：指令解析(2)

使用C++23从零实现RISC-V模拟器

其中维护了一张哈希表，key 是有 opcode 和 funct3 组成，value 对应解析指令的函数。

当执行的时候会根据解析出来 opcode 和 funct3 用来进一步跳转到对应的指令。

此外采用 C++17 optional 来控制处理错误，这也是为什么最后一行找不到的时候会返回 return std::nullopt; 。

这部分内容可以进一步阅读这篇文章：C++17 optional 其中给出了 optional 出来之前是如何处理的，存在哪些问题，出现之后又是如何处理的。

1.2 funct7

注意{std::make_tuple(0x13, 0x5), executefunct70X5},对应了多个指令。

因为所有的指令都需要 opcode 和 funct3 定位，但有时候需要 funct7 进一步区分。下面的函数就是做了进一步的跳转。

std::optional<uint64_t> executefunct70X5(Cpu& cpu, uint32_t inst) {
  uint32_t funct7 = (inst & 0xfe000000) >> 25;
  std::cout << "Executing srli or srai funct7: 0x" << std::hex << funct7 << std::dec << std::endl;
  switch (funct7) {
    // srli
    case 0x00: {
      return executeSrli(cpu, inst);
    }
    // srai
    case 0x20: {
      return executeSrai(cpu, inst);
    }
    default:
      return std::nullopt;
  }
}

2.1 指令解析

从下面的维护的哈希表中我们已经能够看到接下来需要进一步解析的指令，此前 addi 和 add 已经解析完成了的。

 std::unordered_map<
      std::tuple<uint32_t, uint32_t>,
      std::function<std::optional<uint64_t>(Cpu&, uint32_t)>
  > instructionMap = {
    {std::make_tuple(0x13, 0x0), executeAddi},
    {std::make_tuple(0x13, 0x1), executeSlli},
    {std::make_tuple(0x13, 0x2), executeSlti},
    {std::make_tuple(0x13, 0x3), executeSltiu},
    {std::make_tuple(0x13, 0x4), executeXori},
    {std::make_tuple(0x13, 0x5), executefunct70X5},
    {std::make_tuple(0x13, 0x6), executeOri},
    {std::make_tuple(0x13, 0x7), executeAndi},
    {std::make_tuple(0x33, 0x0), executeAdd},
  };

新增加的指令都属于RISC-V指令集中的I（立即数）类型指令和R（寄存器-寄存器）类型指令的一部分，用于进行基本的整数运算和逻辑操作。以下是每个指令的功能和类别：

1. Slli (Shift Left Logical Immediate)
   • 类型：I 类型指令
   • 功能：逻辑左移，将寄存器中的数值左移一个指定的位数（由立即数字段指定）。
2. Slti (Set Less Than Immediate)
   • 类型：I 类型指令
   • 功能：将寄存器中的数值与立即数进行有符号比较，如果寄存器的值小于立即数，则将目标寄存器设置为1，否则为0。
3. Sltiu (Set Less Than Immediate Unsigned)
   • 类型：I 类型指令
   • 功能：
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