feat(vm): 实现 UNIX风格的文件描述符 I/O 操作

- 新增 FDTable 类，用于管理文件描述符和 NIO Channel 的映射
- 重构 SyscallCommand 类，实现多个 I/O 相关的 syscall 子命令
- 支持文件操作（open、close、read、write、seek）、管道、网络套接字、I/O 多路复用等功能
- 优化异常处理机制，统一处理 syscall内部异常

src/main/java/org/jcnc/snow/vm/commands/system/control/SyscallCommand.java

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 package org.jcnc.snow.vm.commands.system.control;
 
 import org.jcnc.snow.vm.interfaces.Command;
+import org.jcnc.snow.vm.io.FDTable;
 import org.jcnc.snow.vm.module.CallStack;
 import org.jcnc.snow.vm.module.LocalVariableStore;
 import org.jcnc.snow.vm.module.OperandStack;
 
-import java.util.Arrays;
+import java.net.InetSocketAddress;
+import java.nio.ByteBuffer;
+import java.nio.channels.*;
+import java.nio.file.OpenOption;
+import java.nio.file.Paths;
+import java.util.*;
+
+import static java.nio.file.StandardOpenOption.*;
 
 /**
- * SyscallCommand ―― 统一的系统调用入口（opcode = 0x0401）。
+ * {@code SyscallCommand} —— I/O syscall 子命令集合指令。
  *
- * <p>当前支持子命令：
+ * <p>
+ * 封装类 UNIX 文件描述符（File Descriptor, FD）操作、文件/网络 I/O、管道、fd 复制、多路复用（select）等系统调用能力，
+ * 基于 Java NIO 统一实现，供虚拟机指令集以 SYSCALL 形式扩展使用。
+ * </p>
+ *
+ * <b>栈操作约定：</b>
  * <ul>
- *   <li><b>PRINT</b>   —— 打印，不换行</li>
+ *   <li>参数按“右值先入栈、左值后入栈”的顺序推入操作数栈，执行 {@code SYSCALL <SUBCMD>} 后出栈。</li>
- *   <li><b>PRINTLN</b> —— 打印并换行</li>
+ *   <li>即：调用 SYSCALL OPEN path flags mode，入栈顺序为 path（先入）→ flags → mode（后入），出栈时 mode→flags→path 弹出。</li>
  * </ul>
  *
- * <p>用法示例（VM 指令）：</p>
+ * <b>返回值说明：</b>
- * <pre>
+ * <ul>
- *   1025 PRINT "Hello, Snow!"
+ *   <li>成功：压入正值（如 FD、实际数据、字节数、0 表示成功）。</li>
- *   I_PUSH 42
+ *   <li>失败：统一压入 -1，后续可扩展为 errno 机制。</li>
- *   1025 PRINTLN
+ * </ul>
- * </pre>
+ *
+ * <b>支持的子命令（部分）：</b>
+ * <ul>
+ *   <li>PRINT / PRINTLN —— 控制台输出（<b>TODO: 代码未实现</b>）</li>
+ *   <li>OPEN / CLOSE / READ / WRITE / SEEK —— 文件 I/O 操作</li>
+ *   <li>PIPE / DUP —— 管道和 FD 复制</li>
+ *   <li>SOCKET / CONNECT / BIND / LISTEN / ACCEPT —— 网络套接字</li>
+ *   <li>SELECT —— I/O 多路复用</li>
+ * </ul>
  */
 public class SyscallCommand implements Command {
 
+    /*------------------------------------ 工具方法 ------------------------------------*/
+
+    /**
+     * <b>POSIX open 标志到 Java NIO OpenOption 的映射</b>
+     * <p>
+     * 将 Linux/UNIX 的 open 调用 flags 参数，转换为 Java NIO 的 OpenOption 集合。
+     * 目前仅支持 WRITE（0x1）、READ、CREATE（0x40）、TRUNCATE（0x200）、APPEND（0x400）等常用标志。
+     * </p>
+     *
+     * @param flags POSIX 风格 open 标志（如 O_WRONLY=0x1, O_CREAT=0x40 等）
+     * @return 映射后的 OpenOption 集合
+     */
+    private static Set<OpenOption> flagsToOptions(int flags) {
+        Set<OpenOption> opts = new HashSet<>();
+        // 0x1 = WRITE，否则默认 READ
+        if ((flags & 0x1) != 0) opts.add(WRITE);
+        else opts.add(READ);
+        if ((flags & 0x40) != 0) opts.add(CREATE);
+        if ((flags & 0x200) != 0) opts.add(TRUNCATE_EXISTING);
+        if ((flags & 0x400) != 0) opts.add(APPEND);
+        return opts;
+    }
+
+    /**
+     * <b>统一异常处理</b>：
+     * <p>
+     * 捕获 syscall 内部所有异常，将 -1 压入操作数栈，表示系统调用失败（暂不区分错误类型）。
+     * 常见异常如文件不存在、权限不足、通道类型不符、网络故障等。
+     * </p>
+     *
+     * @param stack 当前操作数栈
+     * @param e 捕获的异常对象
+     */
+    private static void pushErr(OperandStack stack, Exception e) {
+        stack.push(-1);  // 目前统一用 -1，后续可按异常类型/errno 映射
+    }
+
+    /*--------------------------------------------------------------------------------*/
+
+    /**
+     * <b>执行 SYSCALL 子命令</b>：
+     * <p>
+     * 按照 parts[1] 指定的 SYSCALL 子命令，结合虚拟机栈与资源表完成对应的系统调用模拟。
+     * 支持基础文件、网络、管道等 I/O 操作，并对异常统一处理。
+     * </p>
+     *
+     * @param parts 指令字符串数组，parts[1] 为子命令
+     * @param pc 当前指令计数器
+     * @param stack 操作数栈
+     * @param locals 局部变量表
+     * @param callStack 调用栈
+     * @return 下一条指令的 pc 值（默认 pc+1）
+     */
     @Override
-    public int execute(String[] parts, int currentPC,
+    public int execute(String[] parts, int pc,
-                       OperandStack operandStack,
+                       OperandStack stack,
-                       LocalVariableStore localVariableStore,
+                       LocalVariableStore locals,
                        CallStack callStack) {
 
         if (parts.length < 2)
-            throw new IllegalArgumentException("SYSCALL requires a sub-command");
+            throw new IllegalArgumentException("SYSCALL needs sub-command");
 
-        String subCmd = parts[1].toUpperCase();
+        String cmd = parts[1].toUpperCase(Locale.ROOT);
 
-        switch (subCmd) {
+        try {
-            case "PRINT":
+            switch (cmd) {
-            case "PRINTLN": {
-                boolean newline = subCmd.equals("PRINTLN");
-                String output;
 
-                // 指令里直接带字符串常量
+                /*==================== 文件 / 目录 ====================*/
-                if (parts.length > 2) {
+
-                    output = String.join(" ", Arrays.copyOfRange(parts, 2, parts.length));
+                /*
-                    if (output.length() >= 2 &&
+                 * OPEN —— 打开文件，返回文件描述符（File Descriptor, FD）。
-                        output.startsWith("\"") &&
+                 * 入栈（push）顺序: path（文件路径, String）, flags（int）, mode（int，文件权限，暂未用）
-                        output.endsWith("\"")) {
+                 * 出栈（pop）顺序: mode → flags → path
-                        output = output.substring(1, output.length() - 1); // 去掉首尾引号
+                 * 成功返回 fd，失败返回 -1。
+                 */
+                case "OPEN" -> {
+                    int mode = (Integer) stack.pop();      // 目前未用
+                    int flags = (Integer) stack.pop();
+                    String path = String.valueOf(stack.pop());
+                    FileChannel fc = FileChannel.open(Paths.get(path), flagsToOptions(flags));
+                    stack.push(FDTable.register(fc));
                 }
+                /*
+                 * CLOSE —— 关闭文件描述符。
+                 * 入栈顺序: fd（int）
+                 * 出栈顺序: fd
+                 * 返回 0 成功，-1 失败
+                 */
+                case "CLOSE" -> {
+                    int fd = (Integer) stack.pop();
+                    FDTable.close(fd);
+                    stack.push(0);
                 }
-                // 没带常量，则弹栈打印
+                /*
-                else {
+                 * READ —— 从 fd 读取指定字节数。
-                    Object value = operandStack.pop();
+                 * 入栈顺序: fd（int）, count（int，字节数）
-                    output = String.valueOf(value);
+                 * 出栈顺序: count → fd
-                }
+                 * 返回：byte[]（实际读取的数据，EOF 时长度为 0）
-
+                 */
-                if (newline) System.out.println(output);
+                case "READ" -> {
-                else          System.out.print(output);
+                    int count = (Integer) stack.pop();
+                    int fd = (Integer) stack.pop();
+                    Channel ch = FDTable.get(fd);
+                    if (!(ch instanceof ReadableByteChannel rch)) {
+                        stack.push(new byte[0]);
                         break;
                     }
-
+                    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(count);
-            default:
+                    int n = rch.read(buf);
-                throw new UnsupportedOperationException("Unsupported SYSCALL: " + subCmd);
+                    if (n < 0) n = 0;
+                    buf.flip();
+                    byte[] out = new byte[n];
+                    buf.get(out);
+                    stack.push(out);
+                }
+                /*
+                 * WRITE —— 向 fd 写数据。
+                 * 入栈顺序: fd（int）, data（byte[] 或 String）
+                 * 出栈顺序: data → fd
+                 * 返回写入字节数，失败 -1
+                 */
+                case "WRITE" -> {
+                    Object dataObj = stack.pop();
+                    int fd = (Integer) stack.pop();
+                    byte[] data = (dataObj instanceof byte[] b)
+                            ? b
+                            : String.valueOf(dataObj).getBytes();
+                    Channel ch = FDTable.get(fd);
+                    if (!(ch instanceof WritableByteChannel wch)) {
+                        stack.push(-1);
+                        break;
+                    }
+                    int written = wch.write(ByteBuffer.wrap(data));
+                    stack.push(written);
+                }
+                /*
+                 * SEEK —— 文件定位，移动文件读写指针。
+                 * 入栈顺序: fd（int）, offset（long/int）, whence（int, 0=SET,1=CUR,2=END）
+                 * 出栈顺序: whence → offset → fd
+                 * 返回新位置（long），失败 -1
+                 */
+                case "SEEK" -> {
+                    int whence = (Integer) stack.pop();
+                    long off = ((Number) stack.pop()).longValue();
+                    int fd = (Integer) stack.pop();
+                    Channel ch = FDTable.get(fd);
+                    if (!(ch instanceof SeekableByteChannel sbc)) {
+                        stack.push(-1);
+                        break;
+                    }
+                    SeekableByteChannel newPos = switch (whence) {
+                        case 0 -> sbc.position(off);
+                        case 1 -> sbc.position(sbc.position() + off);
+                        case 2 -> sbc.position(sbc.size() + off);
+                        default -> throw new IllegalArgumentException("bad whence");
+                    };
+                    stack.push(newPos);
                 }
 
-        // 下一条指令
+                /*==================== 管道 / FD 相关 ====================*/
-        return currentPC + 1;
+
+                /*
+                 * PIPE —— 创建匿名管道。
+                 * 入栈顺序: （无）
+                 * 出栈顺序: （无）
+                 * 返回顺序: write fd（先压栈），read fd（后压栈）
+                 */
+                case "PIPE" -> {
+                    Pipe p = Pipe.open();
+                    stack.push(FDTable.register(p.sink()));   // write fd
+                    stack.push(FDTable.register(p.source())); // read fd
+                }
+                /*
+                 * DUP —— 复制一个已存在的 fd（dup）。
+                 * 入栈顺序: oldfd（int）
+                 * 出栈顺序: oldfd
+                 * 返回新的 fd，失败 -1
+                 */
+                case "DUP" -> {
+                    int oldfd = (Integer) stack.pop();
+                    stack.push(FDTable.dup(oldfd));
+                }
+
+                /*==================== 网络相关 ====================*/
+
+                /*
+                 * SOCKET —— 创建套接字，支持 stream/dgram。
+                 * 入栈顺序: domain（int, AF_INET=2等）, type（int, 1=STREAM,2=DGRAM）, protocol（int, 预留）
+                 * 出栈顺序: protocol → type → domain
+                 * 返回 fd
+                 */
+                case "SOCKET" -> {
+                    int proto = (Integer) stack.pop();      // 预留，暂不用
+                    int type = (Integer) stack.pop();       // 1=STREAM,2=DGRAM
+                    int domain = (Integer) stack.pop();     // AF_INET=2……
+                    Channel ch = (type == 1)
+                            ? SocketChannel.open()
+                            : DatagramChannel.open();
+                    stack.push(FDTable.register(ch));
+                }
+                /*
+                 * CONNECT —— 发起 TCP 连接。
+                 * 入栈顺序: fd（int）, host（String）, port（int）
+                 * 出栈顺序: port → host → fd
+                 * 返回 0 成功，-1 失败
+                 */
+                case "CONNECT" -> {
+                    int port = (Integer) stack.pop();
+                    String host = String.valueOf(stack.pop());
+                    int fd = (Integer) stack.pop();
+                    Channel ch = FDTable.get(fd);
+                    if (ch instanceof SocketChannel sc) {
+                        sc.connect(new InetSocketAddress(host, port));
+                        stack.push(0);
+                    } else stack.push(-1);
+                }
+                /*
+                 * BIND —— 绑定端口。
+                 * 入栈顺序: fd（int）, host（String）, port（int）
+                 * 出栈顺序: port → host → fd
+                 * 返回 0 成功，-1 失败
+                 */
+                case "BIND" -> {
+                    int port = (Integer) stack.pop();
+                    String host = String.valueOf(stack.pop());
+                    int fd = (Integer) stack.pop();
+                    Channel ch = FDTable.get(fd);
+                    if (ch instanceof ServerSocketChannel ssc) {
+                        ssc.bind(new InetSocketAddress(host, port));
+                        stack.push(0);
+                    } else stack.push(-1);
+                }
+                /*
+                 * LISTEN —— 监听 socket，兼容 backlog。
+                 * 入栈顺序: fd（int）, backlog（int）
+                 * 出栈顺序: backlog → fd
+                 * 返回 0 成功，-1 失败
+                 * <b>注意：Java NIO 打开 ServerSocketChannel 已自动监听，无 backlog 处理，行为和 UNIX 有区别。</b>
+                 */
+                case "LISTEN" -> {
+                    int backlog = (Integer) stack.pop();
+                    int fd = (Integer) stack.pop();
+                    Channel ch = FDTable.get(fd);
+                    if (ch instanceof ServerSocketChannel) stack.push(0);
+                    else stack.push(-1);
+                }
+                /*
+                 * ACCEPT —— 接收连接。
+                 * 入栈顺序: fd（int）
+                 * 出栈顺序: fd
+                 * 返回新连接 fd，失败 -1
+                 */
+                case "ACCEPT" -> {
+                    int fd = (Integer) stack.pop();
+                    Channel ch = FDTable.get(fd);
+                    if (ch instanceof ServerSocketChannel ssc) {
+                        SocketChannel cli = ssc.accept();
+                        stack.push(FDTable.register(cli));
+                    } else stack.push(-1);
+                }
+
+                /*==================== 多路复用 ====================*/
+
+                /*
+                 * SELECT —— I/O 多路复用，监视多个 fd 是否可读写。
+                 * 入栈顺序: fds（List<Integer>）, timeout_ms（long）
+                 * 出栈顺序: timeout_ms → fds
+                 * 返回: 就绪 fd 列表（List<Integer>）
+                 */
+                case "SELECT" -> {
+                    long timeout = ((Number) stack.pop()).longValue();
+                    @SuppressWarnings("unchecked")
+                    List<Integer> fds = (List<Integer>) stack.pop();
+
+                    Selector sel = Selector.open();
+                    for (int fd : fds) {
+                        Channel c = FDTable.get(fd);
+                        if (c instanceof SelectableChannel sc) {
+                            sc.configureBlocking(false);
+                            int ops = (c instanceof ReadableByteChannel ? SelectionKey.OP_READ : 0)
+                                    | (c instanceof WritableByteChannel ? SelectionKey.OP_WRITE : 0);
+                            sc.register(sel, ops, fd);
+                        }
+                    }
+                    int ready = sel.select(timeout);
+                    List<Integer> readyFds = new ArrayList<>();
+                    if (ready > 0) {
+                        for (SelectionKey k : sel.selectedKeys())
+                            readyFds.add((Integer) k.attachment());
+                    }
+                    stack.push(readyFds);
+                    sel.close();
+                }
+
+
+                /*==================== 控制台输出 ====================*/
+
+                /*
+                 * PRINT —— 控制台输出（无换行）。
+                 * 入栈顺序: data（String 或 byte[]）
+                 * 出栈顺序: data
+                 * 返回 0
+                 */
+                case "PRINT" -> {
+                    Object dataObj = stack.pop();
+                    if (dataObj instanceof byte[] b) {
+                        System.out.print(new String(b));
+                    } else {
+                        System.out.print(dataObj);
+                    }
+                    stack.push(0); // 表示成功
+                }
+                /*
+                 * PRINTLN —— 控制台输出（自动换行）。
+                 * 入栈顺序: data（String 或 byte[]）
+                 * 出栈顺序: data
+                 * 返回 0
+                 */
+                case "PRINTLN" -> {
+                    Object dataObj = stack.pop();
+                    if (dataObj instanceof byte[] b) {
+                        System.out.println(new String(b));
+                    } else {
+                        System.out.println(dataObj);
+                    }
+                    stack.push(0); // 表示成功
+                }
+
+                /*==================== 其它未实现/扩展命令 ====================*/
+
+                /*
+                 * TODO: PRINT / PRINTLN / 其它自定义 syscall 子命令未实现
+                 */
+                default -> throw new UnsupportedOperationException("Unsupported SYSCALL: " + cmd);
+            }
+        } catch (Exception e) {
+            // 统一异常处理，异常时压入 -1
+            pushErr(stack, e);
+        }
+
+        // 默认：下一条指令
+        return pc + 1;
     }
 }

src/main/java/org/jcnc/snow/vm/io/FDTable.java

@@ -0,0 +1,62 @@
+package org.jcnc.snow.vm.io;
+
+import java.io.BufferedInputStream;
+import java.io.BufferedOutputStream;
+import java.io.IOException;
+import java.nio.channels.*;
+import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
+import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
+
+/**
+ * 维护 “虚拟 fd → Java NIO Channel” 的全局映射表。
+ *
+ * <pre>
+ *   0  → stdin   (ReadableByteChannel)
+ *   1  → stdout  (WritableByteChannel)
+ *   2  → stderr  (WritableByteChannel)
+ *   3+ → 运行期动态分配
+ * </pre>
+ */
+public final class FDTable {
+
+    private FDTable() {}
+
+    /** 下一次可用 fd（0‒2 保留给标准流） */
+    private static final AtomicInteger NEXT_FD = new AtomicInteger(3);
+    /** 主映射表：fd → Channel */
+    private static final ConcurrentHashMap<Integer, Channel> MAP = new ConcurrentHashMap<>();
+
+    static {
+        // JVM 标准流包装成 NIO Channel 后放入表中
+        MAP.put(0, Channels.newChannel(new BufferedInputStream(System.in)));
+        MAP.put(1, Channels.newChannel(new BufferedOutputStream(System.out)));
+        MAP.put(2, Channels.newChannel(new BufferedOutputStream(System.err)));
+    }
+
+    /** 注册新 Channel，返回分配到的虚拟 fd */
+    public static int register(Channel ch) {
+        int fd = NEXT_FD.getAndIncrement();
+        MAP.put(fd, ch);
+        return fd;
+    }
+
+    /** 取得 Channel；如果 fd 不存在则返回 null */
+    public static Channel get(int fd) {
+        return MAP.get(fd);
+    }
+
+    /** 关闭并移除 fd（0‒2 忽略） */
+    public static void close(int fd) throws IOException {
+        if (fd <= 2) return;                                   // 标准流交由宿主 JVM 维护
+        Channel ch = MAP.remove(fd);
+        if (ch != null && ch.isOpen()) ch.close();
+    }
+
+    /** 类似 dup(oldfd) —— 返回指向同一 Channel 的新 fd */
+    public static int dup(int oldfd) {
+        Channel ch = MAP.get(oldfd);
+        if (ch == null)
+            throw new IllegalArgumentException("Bad fd: " + oldfd);
+        return register(ch);                                   // 多个 fd 引用同一 Channel
+    }
+}