1.大佬带你深入浅出Lua虚拟机
2.LuaJIT源码分析(二)数据类型
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5.Lua设计与实现--Table篇
大佬带你深入浅出Lua虚拟机
本文将深入浅出地介绍Lua虚拟机的执行流程,词法语法分析以及指令集转换。首先,Lua的执行流程包括程序员编码Lua文件、语法词法分析生成Lua字节码文件、Lua虚拟机解析并执行字节码文件,欢喜娱乐源码最终输出结果。本文的重点在于浅出,因为我们希望用简单易懂的方式介绍Lua虚拟机的复杂内部机制。
在词法语法分析阶段,程序员的代码被分解为一系列有意义的词,每个词都有其特定的类型和含义。例如,`if`被识别为条件判断的关键字,`a`和`b`被视为变量,`<`为比较运算符,`then`和`end`分别为操作符和结束标记。通过这种分词和解析过程,计算机能够理解程序员意图。ctl源码
对于条件语句`if a < b then a = c end`,我们需要将其转换为计算机可以理解的数据结构。在本示例中,我们将`if`语句抽象为`If condition(条件表达式) then dosth(语句块) end`。这一步骤类似于构建抽象语法树的过程,帮助计算机理解程序的逻辑结构。
接下来,词法语法分析的结果被转化为Lua虚拟机可以执行的指令集。以`if a < b then a = c end`为例,这将被转换为一系列具体指令,包括比较操作、赋值操作和结束指令。Lua虚拟机通过执行这些指令,实现程序的功能。
为了深入理解Lua虚拟机的执行细节,本文详细介绍了Lua5.1指令集的结构和功能。Lua指令集由位组成的指令码构成,包含多种基本操作,广联达源码如加载常量、进行算术运算、条件判断等。通过指令集,Lua虚拟机能够高效执行Lua代码。
本文还提供了对Lua字节码文件结构的解释,说明Lua编译器生成的字节码文件包含文件头、顶层函数和其他函数的结构。通过解析这些字节码,可以实现对Lua程序的深入理解和优化。
最后,文章介绍了Lua虚拟机的执行过程,包括如何解析指令集、执行指令并输出结果。通过对比Lua与C程序的执行效率,分析了Lua虚拟机在寄存器访问速度、指令集平台、数据结构处理等方面的jsonignore源码局限性。
本文旨在为对Lua虚拟机感兴趣的读者提供一个全面、易于理解的入门指南。为了进一步学习和实践Lua虚拟机的内部机制,推荐阅读Lua虚拟机的源代码。本文提供的Demo源代码展示了Lua虚拟机执行流程的一个实例,帮助读者直观理解Lua虚拟机的工作原理。
感谢所有耐心阅读本文的读者,希望本文能激发您对Lua虚拟机的深入探索和学习热情。
LuaJIT源码分析(二)数据类型
LuaJIT,作为Lua的高性能版本,其源码分析中关于数据类型处理的细节颇值得研究。它在数据结构的定义上与Lua 5.1稍有不同,通过通用的数据结构TValue来表示各种Lua数据类型,但其复杂性体现在了内含的若干宏上,增加了理解的难度。这些宏如LJ_ALIGN、LJ_GC、LJ_ENDIAN_LOHI、通过源码LJ_FR2等,分别用于内存对齐、GC模式的选择、大小端判断以及浮点数编码格式的选择。
LJ_ALIGN宏用于确保struct内存对齐,以提高内存访问效率。LJ_GC宏在当前平台为位且无强制禁用的情况下生效,表明LuaJIT支持位GC(垃圾回收)模式。LJ_ENDIAN_LOHI宏则根据平台的字节顺序来确定结构的布局,而x平台采用小端序。
对于TValue结构的定义,通过处理宏后可以简化为一个位的结构体,包含一个union,用于统一表示Lua的各种数据类型。这种设计利用了NaN Boxing技术,即通过在浮点数编码中预留空间来实现不同类型数据的紧凑存储。每个类型通过4位的itype指针来标识,使得数据的解析与存储变得高效。
对于number数据类型,其值被存储在一个double中,而其他类型如nil、true、false等则利用剩余的空间来标识其类型。这种设计允许LuaJIT在内存中以一种紧凑且高效的方式存储各种数据类型,同时通过简单的位操作就能识别出具体的数据类型。
对于GC对象(如string、table等),LuaJIT通过特定的itype值来区分它们与普通数据类型,以及与值类型(如nil和bool)和轻量级用户数据的差异。通过宏判断,LuaJIT能够快速识别出TValue是否为GC对象,以及具体是哪种类型的GC对象。
在开启LJ_GC模式下,GC对象的地址被存储在TValue的特定字段gcr中,提供位的地址支持。虽然前位用于标识数据类型,但实际使用时仅利用了低位的地址空间,对于大多数实际应用而言,这部分内存已经绰绰有余。
在GCobj数据结构中,通过union的特性实现不同类型对象的共通性与特定性。GChead提供了通用的接口来获取对象的通用信息,而nextgc、marked等字段用于实现垃圾回收机制。通过gct字段,LuaJIT能够将一个GCObj转换为实际的类型对象,进一步增强了内存管理的灵活性。
对于整数类型,默认情况下LuaJIT使用double进行存储以确保精度,但在实际应用中,频繁使用的整数通过宏LJ_DUALNUM启用,以int类型存储,提高了数据处理的效率。此时,TValue的i字段用于保存int值,同时通过位移操作确保了数据的正确存储与解析。
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Lua设计与实现--Table篇
本文系《Lua设计与实现》系列文章第四篇,聚焦于Lua的表(table)结构,基于该书第4章内容与Lua 5.3源码进行总结。尽管书中的示例基于Lua 5.1,本文将尽量保持与书中的代码逻辑一致,以供读者参考。
表设计的核心理念在于集多功能于一身,简化开发者对类型的关注。Lua通过表这一结构,实现了将数据存储、索引、映射等多种功能集成,使得开发者能够在表上进行操作,同时保持语言简洁性和灵活性。表的实现巧妙地结合了数组和哈希表,提供高效的数据访问与管理。
表的数据结构分为两部分:实现容器的数组和哈希表。数组用于存储键值对,哈希表则用于快速查找。数组部分允许基于整型键进行高效访问,而哈希表则提供非整型键的快速查找机制。数组和哈希表之间的平衡与转换,是表实现的关键。
表的重要操作包括查询、新增元素和迭代访问。查询操作区分整型键与非整型键,前者直接从数组访问,后者通过哈希表查找。新增元素时,核心步骤是新增键,通过luaH_newkey函数实现。函数中包含rehash操作,以动态调整数组和哈希表的大小,保持性能优化。rehash操作包括遍历数组和哈希表,更新使用计数,计算并调整数组与哈希表大小,确保空间利用效率。
迭代操作主要通过ipairs和pairs函数实现。这两个函数在虚拟机内部创建临时变量,通过调用luaH_next函数进行迭代访问。该函数根据findindex函数定位表的数组或哈希表部分,以数组或哈希表的分布决定访问路径,优化遍历效率。