【mooc网源码】【白衣侠女电影源码】【报告生成系统源码】lua源码原理

时间:2024-12-22 21:04:17 来源:萍乡滚筒源码 编辑:潮鞋源码

1.《Lua5.4 源码剖析——基本数据类型 之 布尔类型》
2.《Lua5.4 源码剖析——基本数据类型 之 Function》
3.Unlua源码解析(附) 读源码的码原前置知识
4.Lua字节码文件结构及加载过程
5.大佬带你深入浅出Lua虚拟机
6.Lua5.4 源码剖析——性能优化与原理分析

lua源码原理

《Lua5.4 源码剖析——基本数据类型 之 布尔类型》

       《Lua5.4 源码剖析——基本数据类型 之 布尔类型》

       Lua的基本数据类型中,布尔类型是码原最简单的一种。在Lua中,码原尽管通常认为布尔类型只有true和false两种值,码原但实际上,码原其在源码中的码原mooc网源码实现更为精细。Lua使用了TValue这个数据结构来存储所有类型,码原包括布尔类型。码原TValue包含了一个lu_byte类型的码原tt_(类型标记)和Value类型的value_(存储实际数据)。

       tt_字段占用1个字节,码原其中4个位用于存储基本类型(0-8代表nil到thread),码原2个位用于表示类型变体,码原1个位用于垃圾回收标志。码原布尔类型通过类型变体实现,码原它被声明为LUA_TBOOLEAN,码原当tt_的第5位为0时代表false,为1时代表true。

       判断布尔变量的宏定义在《lobject.h》中,而布尔类型的实际值并不存储在value_,而是直接在tt_字段中,以节省内存和判断复杂度。理解了这一点,我们就可以深入理解Lua中布尔类型的内存结构和使用方式。继续关注后续章节,将探讨其他基本数据类型在Lua5.4源码中的实现细节。

《Lua5.4 源码剖析——基本数据类型 之 Function》

       在编程语言中,函数作为重要的元素,可以分为第一类值语言和第二类值语言。第一类值语言如Lua,其函数与数值类型、布尔类型地位相同,可动态创建、存储与销毁;第二类值语言则无法实现这些操作。Lua是第一类值语言,支持动态函数创建与销毁。

       在Lua中,函数的基本类型枚举为LUA_TFUNCTION,对应8位二进制为 。函数类型变体包括三种:LUA_VLCL(Lua闭包)、LUA_VLCF(C函数指针)和LUA_CCCL(C语言闭包)。闭包由函数与UpValue组成,UpValue为在当前函数外声明但函数内可以访问的变量,类似于局部变量但具备一定作用域。

       闭包分为C类型闭包与Lua类型闭包。C类型闭包在Lua源代码中由C语言实现,主要用于调用C函数。Lua类型闭包则在Lua中动态创建,支持多层嵌套与UpValue管理。闭包实现方式包括C语言闭包和Lua闭包。

       Lua闭包由ClosureHeader宏定义,包含闭包的类型标识、UpValue数组长度、垃圾回收列表等信息。闭包内部的函数通过Proto数据结构定义,包含参数数量、最大寄存器数量、UpValue数量等属性。Lua闭包中的UpValue通过UpVal类型管理,UpVal状态分为open和close两种,open状态时UpVal存储在链表中,close状态时UpVal的值被保存,直到函数返回时才被销毁。

       在实现多返回值时,Lua通过调整运行堆栈的结构,将多个返回值合并,减少内存使用。在尾调用消除中,Lua在函数执行结束时,复用当前函数的白衣侠女电影源码栈空间进行下一次函数调用,避免了堆栈溢出的问题。Lua的尾调用优化使得函数调用效率更高,程序运行更稳定。

Unlua源码解析(附) 读源码的前置知识

       在解析Unlua源码时,需要熟悉Lua的基本API和交互机制。以下为关键API及功能解析:

       1. lua_getfield(L, k):获取指定表中由key k指向的值,压入栈顶。

       2. lua_gettop(L):返回栈顶元素的索引,即栈的大小。

       3. lua_rawget(L, -2):与lua_getfield类似,获取t[k]的值压入栈顶,但不调用元方法。

       4. lua_rawset(L, -4):设置t[k] = v,同样不通过元方法。

       5. lua_remove(L, -2):移除栈中index为-2的内容,之后所有元素下移。

       6. Lua与C++交互机制:调用开始时,Lua参数依次压入栈;调用结束时,C++返回值压入栈,同时返回值数量。

       在lua.h中,lua与C交互的API如下:

       1.1 lua_register:将C函数设置为全局名称的新值,允许Lua端调用。

       1.2 lua_gettop:返回栈顶元素的索引,用于获取栈大小。

       1.3 lua_pop:弹出栈中指定数量的值。

       1.4 lua_tolstring:将指定位置的值转换为C字符串,并返回字符串长度。

       1.5 lua_tostring:与lua_tolstring类似,但返回长度为NULL。

       1.6 lua_getfield:将表中key指向的值压入栈顶。

       1.7 luaL_getmetatable:获取指定表的元表并入栈。

       1.8 luaL_newmetatable:创建新元表并入栈,或重用已有。

       1.9 lua_getmetatable:获取指定索引处的表的元表。

       1. lua_pushstring:将字符串入栈,Lua会做拷贝。

       1. lua_settable:设置表中key对应的值。

       1. lua_rawset:与lua_settable类似,不调用元方法。

       1. lua_gettable:从表中获取key对应的值。

       1. lua_rawget:与lua_gettable类似,不调用元方法。

       1. lua_pushinteger:将数字入栈。

       1. lua_pushlightuserdata:将指针入栈。

       1. lua_pushcclosure:创建闭包入栈。

       1. lua_pushvalue:复制指定位置的值入栈。

       1. lua_setmetatable:设置表元表。

       1. lua_getglobal:获取全局变量并入栈。

       1. lua_setglobal:设置全局变量值。

       1. lua_pushnil:入栈nil值。

       1. lua_upvalueindex:获取闭包中的upvalue。

       1. lua_touserdata:返回完整 userdata 或 light userdata 指针。

       1. lua_newtable:创建空表并入栈。

       1. lua_createtable:预分配空间后创建空表。

       1. lua_next:用于遍历表元素。

       1. lua_tolstring:将指定位置的值转换为C字符串。

       1. lua_tostring:与lua_tolstring类似,但不返回长度。

       1. lua_newuserdata:分配内存并创建 userdata。

       1. lua_call:调用Lua函数。

       1. lua_pcall:与lua_call类似,用于调用Lua函数。

       在Lua中,存在一些全局方法如rawset和rawget,用于直接写入或读取表元素而避免元方法的调用。

       综上所述,通过掌握这些API,报告生成系统源码开发者能有效利用Lua与C++的交互机制,实现复杂、高效的数据处理和逻辑交互。

Lua字节码文件结构及加载过程

       Lua 字节码加载机制解析

       深入探讨 Lua 如何实现字节码的加载过程,本文将聚焦于 Lua 5.4.3 源码,从文件头结构与函数块填充两个层面出发,剖析编译后的 Lua 字节码 (opcode) 如何被加载及解析。

       一、简介与实例

       编译后的 Lua 脚本以 Chunk 形式存在,主要由文件头和函数块构成。本文旨在探索在文件头检查与函数块填充的基础上,编译生成的 Lua 字节码是如何被加载的,以及二进制是如何被划分、各段位的含义是什么。

       首先,我们通过实例结合源码,详细解读 Lua 二进制文件头与函数块的组织结构及其对应位的含义。

       二、文件头解析

       Lua 的编译产物具有特定的文件格式,类似于 Linux 中 ELF 文件的组织形式。Lua 的文件头包含了文件类型、版本号、格式号、数据块、指令/数值大小等信息,加载时由虚拟机进行校验。Lua 的加载逻辑主要体现在lundump.c中的luaU_undump 函数,本文将重点分析二进制加载阶段的逻辑。

       luaU_undump 函数分为文件头检查与函数加载填充两个部分。Lua 编译生成的二进制 Chunk 由文件头与函数块两部分组成。接下来,我们将详细解析文件头的检查过程,进而进入 checkHeader 函数。

       在文件头检查中,主要针对文件签名、版本号、格式号等关键信息进行验证,确保数据结构与虚拟机一致。通过分析,我们可以获取 Lua 文件的结构分布,包括文件签名、版本号、格式号、指令大小、整型与浮点型大小等。

       三、函数体解析

       在解析函数体时,我们首先利用命令反编译 Lua 的“汇编代码”,以获取函数原型的具体信息,如函数名、参数、起始行、指令数量、常量、本地变量等。接下来,我们将详细分析 Lua 5.4.3 源码中的函数块具体逻辑。

       函数块包含 upvalue 大小、文件名、起始行、参数个数、可变参数情况、最大栈大小、字节码加载、常量加载、上值加载、闭包加载、调试信息加载等部分。国内源码下载

       在分析函数体时,我们重点关注 source、loadSize、linedefined、numparams、is_vararg、maxstacksize 等参数的含义与加载过程。例如,source 表示文件名,loadSize 用于计算文件长度,linedefined 和 lastlinedefined 标记函数起始与结束行,numparams 指示参数数量,is_vararg 表示是否存在可变参数,maxstacksize 则为函数执行过程所需的虚拟寄存器大小。

       四、总结

       通过本篇文章的解析,我们深入了解了 Lua 文件结构及字节码加载过程的核心要素,包括二进制文件头与函数块的组成与加载机制。本文详细拆解了 Lua 字节码加载的整个过程,从文件头检查到函数块填充,全面阐述了 Lua 编译与加载的原理与实现。通过解析关键文件与函数,如 lauxlib.c、lapi.c、ldo.c、lundump.c 等,以及核心函数 lua_load、f_parser、luaU_undump、checkHeader、loadFunction,我们深入理解了 Lua 如何实现二进制加载与解释执行。总结而言,本文提供了一个全面的 Lua 文件结构与字节码加载机制的解析框架,为深入理解 Lua 的编译与执行过程提供了宝贵的洞察。

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,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。

       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,实现程序的新网自助发卡源码功能。

       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,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。

Lua5.4 源码剖析——性能优化与原理分析

       本篇教程将引导您深入学习Lua在日常编程中如何通过优化写法来提升性能、降低内存消耗。在讲解每个优化案例时,将附上部分Lua虚拟机源代码实现,帮助您理解背后的原理。

       我们将对优化的评级进行标注:0星至3星,推荐评级越高,优化效果越明显。优化分为以下类别:CPU优化、内存优化、堆栈优化等。

       测试设备:个人MacBookPro,配置为4核2.2GHz i7处理器。使用Lua自带的os.clock()函数进行时间测量,以精确到毫秒级别。为了突出不同写法的性能差异,测试通常循环执行多次并累计总消耗。

       下面是推荐程度从高到低的优化方法:

       3星优化

       全类型通用CPU优化:高频访问的对象应先赋值给local变量。示例:用循环模拟高频访问,每次访问math.random函数创建随机数。推荐程度:极力推荐。

       String类型优化:使用table.concat函数拼接字符串。示例:循环拼接多个随机数到字符串。推荐程度:极力推荐。

       Table类型优化:Table构造时完成数据初始化。示例:创建初始值为1,2,3的Table。推荐程度:极力推荐。

       Function类型优化:使用尾调用避免堆栈溢出。示例:递归求和函数。推荐程度:极力推荐。

       Thread类型优化:复用协程以减少创建和销毁开销。示例:执行多个不同函数。推荐程度:极力推荐。

       2星优化

       Table类型优化:数据插入使用t[key]=value方式。示例:插入1到的数字。推荐程度:较为推荐。

       1星优化

       全类型通用优化:变量定义时同时赋值。示例:初始化整数变量。推荐程度:一般推荐。

       Nil类型优化:相邻赋值nil。示例:定义6个变量,其中3个为nil。推荐程度:一般推荐。

       Function类型优化:不返回多余的返回值。示例:外部请求第一个返回值。推荐程度:一般推荐。

       0星优化

       全类型通用优化:for循环终止条件无需提前计算缓存。示例:复杂函数计算循环终止条件。推荐程度:无效优化。

       Nil类型优化:初始化时显示赋值和隐式赋值效果相同。示例:定义一个nil变量。推荐程度:无效优化。

       总结:本文从源码层面深入分析了Lua优化策略。请根据推荐评级在日常开发中灵活应用。感谢阅读!

《Lua5.4 源码剖析——基本数据类型 之 数字类型》

       数字类型在编程中分为整数和浮点数两种。在Lua语言的5.3版本之前,所有数字都被底层实现为浮点数,整数的概念并未独立出来,而是通过浮点数的IEEE表示法进行表示与数据存储。这样,在进行整数运算时,可能会在多次运算后累积产生出意外的浮点误差。因此,从Lua5.3版本开始,Lua引入了对整数的支持,使其不再依赖于浮点数进行表示,并且支持位运算等整数运算操作符。

       在Lua语言中,每个基础对象需要存储其类型标识,这个标识在源码《lua.h》中定义为tt,数字类型的tt枚举值为LUA_TNUMBER(对应数字3)。由于数字类型分为整型和浮点型,它们通过类型变体来区分。在源码《lobject.h》中,类型变体LUA_VNUMINT表示整型,而LUA_VNUMFLT表示浮点型。

       数字类型在TValue中定义了Value字段,这个字段包含i和n两个字段,用于分别存储整型和浮点型的数值。在历史原因的影响下,lua_Number并不是指所有数字类型,而是专门指浮点类型;lua_Integer则专门指整型。因此,设置整数或浮点数时,需要先设置Value字段中的n字段(整型)或i字段(浮点型),然后使用settt_宏设置type tag(tt)字段为对应值LUA_VNUMFLT或LUA_VNUMINT。

       在底层,数字类型的数据类型具体表现为lua_Integer和lua_Number。在源码《lua.h》中声明,lua_Number为LUA_NUMBER,lua_Integer为LUA_INTEGER。深入学习它们的定义,可以看到整型有int、long、long long三种类型,浮点型有float、double、long double三种类型。Lua5.4的默认配置中,整型使用long long类型,浮点型使用double类型。在Windows平台上,整型使用__int类型。

       至此,数字类型的讲解就告一段落。希望本文对理解Lua语言中的数字类型有所帮助。

探索 Lua5.2 内部实现:编译系统(1) 概述

       Lua 是一种轻量级、高效率的语言,其编译系统的实现至关重要。Lua 的编译过程需要将符合语法规则的chunk转换为可运行的closure,这一过程需要高效且巧妙的设计。closure对象是Lua运行时的函数实例,proto对象则代表了closure的原型,存储着函数的大部分信息,包括闭包与proto之间的关系,以及chunk与closure之间的对应关系。

       编译系统的任务是将chunk转换为运行时可执行的closure。在这一过程中,需要理解chunk和closure的关系,以及chunk如何生成mainfunc proto,再为这个proto创建一个closure。每一个function statement都会生成一个对应的proto,并保存在外层函数的子函数列表中。所有最外层的function statement的proto会被保存到mainfunc proto的子函数列表中,形成以mainfunc为根节点的proto树。

       编译系统被划分为三个模块:词法分析、语法分析和指令生成。Lua使用手写分析器进行词法和语法分析,以提高效率。词法分析将源代码拆分成token,供语法分析使用。语法分析采用“递归下降”的方法,生成最终的指令,构建proto树,即整个编译过程。

       词法分析模块相对简单,主要任务是将源代码分解为token。Token包括类型和语义信息,用于后续的语法分析。Lua的全局状态信息由LexState结构体保存,它不仅包含词法分析状态,还包含了整个编译系统的全局状态。

       语法分析和指令生成是整个编译过程的核心。语法分析器驱动整个编译过程,生成最终指令。分析过程中,词法分析器生成指令,直接用于构建proto树。编译过程中,使用FuncState结构体来保存函数的编译状态数据,这些数据会随着函数的压栈和弹栈进行保存和恢复。全局数据Dyndata用于保存每个FuncState对应的局部变量描述列表、goto列表和label列表。

       编译系统的全局状态信息存储在LexState中,包含当前编译函数的FuncState和全局的Dyndata数据。FuncState通过f引用Proto,保存生成指令的列表。h引用一个table,用于生成常量表,当遇到常量时,查找表中是否存在该常量,以节省内存。编译过程会创建和销毁FuncState和BlockCnt,以管理函数和块的层次结构。

       在整个语法分析过程中,Lua按照深度优先的顺序遍历FuncState树和BlockCnt树,只保存当前处理的编译状态,以减少内存使用。在分析过程中,Lua不构建完整的语法树对象,而是将过程中的语法结构保存在函数栈中,分析完成后立即丢弃。长跳转等异常处理机制用于处理错误,确保编译状态数据在出错时自动销毁。

       在C stack中保存编译状态数据的原因与异常处理机制相关,使用longjump机制处理错误,确保所有当前的编译状态数据在出错时自动销毁。

Lua5.4 源码剖析——虚拟机2 之 闭包与UpValue

       故事将由我们拥有了一段 Lua 代码开始,我们先用 Lua 语言写一段简单的打印一加一计算结果的 Lua 代码,并把代码保存在 luatest.lua 文件中:

       可执行的一个 Lua 文件或者一份单独的文本形式 Lua 代码,在 Lua 源码中叫做 "Chunk"。无论我们通过什么形式去执行,或者用什么编辑器去执行,最终为了先载入这段 Lua 的 Chunk 到内存中,无外乎会归结到以下两种方式:1)Lua 文件的载入:require 函数 或 loadfile 函数;2)Lua 文本代码块的载入:load 函数;这两种方式最终都会来到下面源码《lparse.c》luaY_parser 函数。该函数是解析器的入口函数,负责完成代码解析工作,最终会创建并返回一个 Lua 闭包(LClosure),见下图的红框部分:

       另外,上图中间有一行代码最终会调用到 statement 函数,statement 函数是 Chunk 解析的核心函数,它会一个一个字符地处理我们编写的 Lua 代码,完成词法分析和语法分析工作,想要了解字符处理整个状态流程的可以自行研读该部分源码,见源码《lparse.c》statement 函数部分代码:

       完成了解析工作之后,luaY_parser 函数会把解析的所有成果放到 Lua 闭包(LClosure)对象之中,这些存储的内容能保证后续执行器能正常执行 Lua 闭包对应的代码。

       Lua 闭包由 Proto(也叫函数原型)与 UpValue(也叫上值)构成,见源码《lobject.h》LClosure 定义,我们下面将进行详细的讲解:

       UpValue 是 Lua 闭包数据相关的,在 Lua 的函数调用中,根据数据的作用范围可以把数据分为两种类型:1)内部数据:函数内部自己定义的数据,或者通过函数参数的形式传入的数据(在 Lua 中通过参数传入的数据本质上也是先赋值给一个局部变量);2)外部数据:在函数的更外层进行定义,脱离了该函数后仍然有效的数据;外部数据在我们的 Lua 闭包中就是 UpValue,也叫上值。

       既然 Lua 支持函数嵌套,也知道了 UpValue 本质就是上层函数的内部数据。那么 UpValue 有必要存储于 Lua 闭包(LClosure)结构体当中吗?是为了性能考虑而做的一层指针引用缓存吗?回答:并不是基于性能的考虑,因为在实际的 Lua 运用场景中,函数嵌套的层数通常来说不会太多,个别函数多一层的查询访问判断不会带来过多的性能开销。需要在闭包当中存储 UpValue 主要原因是因为内存。Lua 作为一门精致小巧的脚本语言,设计初衷不希望占用过多的系统内存,它会尽量及时地清理内存中用不到的对象。在嵌套函数中,内层函数如果仍然有被引用处于有效状态,而外层函数已经没有被引用了已经无效了,此时 Lua 支持在保留内层函数的情况下,对外层函数进行清除,从而可以清理掉外层函数引用的非当前函数 UpValue 用途以外的大量数据内存。

       尽管外层函数被清除了,Lua 仍然可以保持内层函数用到的 UpValue 值的有效性。UpValue 如何能继续保持有效,我们在之前的基础教程《基本数据类型 之 Function》里面学习过,主要是因为 UpValue 有 open 与 close 两种状态,当外层函数被清除的时候,UpValue 会有一个由 open 状态切换到 close 状态的过程,会对数据进行一定的处理,感兴趣的同学可以回到前面复习一下。

       UpValue 有效性例子

       接下来我们举一个代码例子与一个图例,表现一下 UpValue 在退出外层函数后仍然生效的情况,看一下可以做什么样的功能需求,加深一下印象,请看代码与注释:

       上述代码在执行 OutFunc 函数后,外层的 globalFunc 函数变量完成了赋值,每次对它进行调用,都将可以对它引用的 UpValue 值即 outUpValue 变量进行正常加 1。

       函数的内部数据属于函数自身的内容,外部其它函数无法通过直接的方式访问其它函数的内部数据。函数自身的东西会存在于 LClosure 结构体的 Proto*p 字段中。Proto 全称 "Function Prototypes",通常也可以叫做 "函数原型",我们来看一下它的定义,见源码《lobject.h》Proto 结构体:

       结构体字段比较多,我们先不细看,后面用到哪个字段会再进行补充说明。函数的内部数据分为常量与变量(即函数局部变量),分别对应上图的如下字段:

       1)常量:TValue* k 为指针指向常量数组;int sizek 为函数内部定义的常量个数,也即常量数组 k 的元素个数。

       2)局部变量:LocVar* locvars 为指针指向局部变量数组;int sizelocvars 为函数定义的局部变量个数,也即局部变量数组 locvars 的元素个数。

       UpValue 的描述信息会存储在 Proto 结构体中的 Upvaldesc* upvalues 字段,解析器解析 Lua 代码的时候会生成这个 UpValue 描述信息,并用于生成指令,而执行器运行的时候可以通过该描述信息方便快速地构建出真正的 UpValue 数组。

       至此,我们知道了函数拥有 UpValue,有常量,有局部变量。外部数据 UpValue 也讲完,内部数据也讲完。接下来,我们开始学习函数运行的逻辑指令相关内容。

       函数逻辑指令存储于函数原型 Proto 结构体中,这些函数逻辑是由一行行的 Lua 代码构成的,代码会被解析器翻译成 Lua 虚拟机能识别的指令,我们把这些指令称为 "OpCode",也叫 "操作码"。Proto 结构体存储 OpCode 使用的是下图中红框部分字段,见源码《lobject.h》Proto 结构体:

       至此,我们可以简单提前说一下 Lua 虚拟机的功能了,本质上来看,Lua 虚拟机的工作,就是为当前函数(或者当前一段 OpCode 数组)准备好数据,然后有序执行 OpCode 指令。

       对 OpCode 有了一定的认识了,接下来我们要补充一个 OpCode 相关的 Lua 闭包相关的内容,就是 Lua 闭包的运行环境。

       一个 Lua 文件在载入的时候会先创建出一个最顶层(Top level)的 Lua 闭包,该闭包默认带有一个 UpValue,这个 UpValue 的变量名为 "_ENV",它指向 Lua 虚拟机的全局变量表,即_G 表,可以理解为_G 表即为当前 Lua 文件中代码的运行环境 (env)。事实上,每一个 Lua 闭包它们第一个 UpValue 值都是_ENV。

       ENV 的定义在我们之前提到的解析器相关函数 mainfunc 中,见源码《lparser.c》:

       如果想要设置这个载入后的初始运行环境不使用默认的 _G 表,除了直接在该文件代码中重新赋值_ENV 变量这种粗暴且不推荐的方式以外,通常是通过我们前面提到的加载 Lua 文件函数或加载 Lua 字符串代码函数传入 env 参数(Table 类型),就可以用自定义的 Table 作为当前 Lua 闭包的全局变量环境了,env 参数为上面两个函数的最末尾一个参数,'[' 与 ']' 字符中的内容表示参数可选,函数的定义摘自 Lua5.4 官网文档:

       所以我们可以在 Lua 代码通过 _ENV 访问当前环境:

       在 Lua 的旧版本中,变量的查询最多会分为 3 步:1)先从函数局部变量中进行查找;2)找不到的话就从 UpValue 中查找;3)还找不到就从全局环境默认 _G 表查找。而在 Lua5.4 中,把 UpValue 与全局 _G 表的查询统一为 UpValue 查询,并把一些操作判断提前到了解析器解析阶段进行,例如函数内部使用的某个 UpVaue 变量在代码解析的时候就可以通过 UpValue 描述信息知道存储于 Lua 闭包 upvals 数组的哪个下标位置,在执行器运行的时候只需要直接在数组拿取对应下标的这个 UpValue 数据即可。

       从 OpCode 的层面来看,Lua 除了支持通过一个 UpValue 数组下标访问一个 UpValue 变量,在把 _G 表合并到 UpValue 之后,Lua 为此实现了通过一个字符串 key 值从某个 Table 类型的 UpValue 中查询变量的操作。

       至此,我们了解了 Lua 闭包的结构与运行环境,以及 OpCode 的基本概念。接下来,我们将深入学习 OpCode,掌握 OpCode 就掌握了整个 Lua 虚拟机数据与逻辑的流向。

Unlua源码解析(一) 通过 UE 命名空间访问C++类型

       通过UE4的命名空间访问C++类型的机制,让我们从一个具体的例子出发,即UE4.UKismetSystemLibrary.PrintString(“hello”),来深入解析这一过程。在Unlua提供的例子中,HelloWorld的实现展现了Lua与C++的交互方式。要理解为什么Lua的代码能最终调用C++的方法,并且成功执行,我们需要从底层逻辑出发,解析这一过程中的关键步骤。

       首先,我们从Unlua.lua中的声明开始,UE4实际上被表示为全局表_G,其元表为global_mt,Index元方法为global_index。当我们在Lua代码中尝试访问UE4的成员,如UKismetSystemLibrary,实际上是在查找全局表_G中的“UKismetSystemLibrary”。为了实现这一查找,我们引入了元方法,即global_index方法,其在Lua代码中扮演了关键角色。

       在访问过程中,当Lua尝试获取表中不存在的“UKismetSystemLibrary”时,会触发元方法global_index。这个过程实际上涉及到一系列的函数调用,包括RegisterClass等。注册类的逻辑在于,将C函数注册为Lua端可以通过全局名称访问的函数。在这一过程中,UE4.UKismetSystemLibrary最终会成为一个Lua端的表,其元表指向自身,并且通过特定的元方法(如Class_Index)来处理访问与调用。

       在UE4.UKismetSystemLibrary.PrintString(“Hello”)的调用中,我们可以看到一系列的执行逻辑。首先,通过一系列函数调用,UE4.UKismetSystemLibrary表中实现了PrintString方法的描述信息与调用机制。这个过程涉及到类的注册、属性与方法的描述、以及在Lua端的表中存储这些描述信息。

       最终,当执行PrintString方法时,Lua端的调用实际转化为C++端的函数调用。这一过程涉及到参数的转换、方法的调用机制(如PreCall、ProcessEvent、PostCall等),以及最终的返回值转换与处理。这一系列的步骤确保了Lua端的代码能够与C++端的方法进行交互,实现功能的调用与执行。

       通过这一解析,我们可以清晰地看到,UE4与Unlua的结合是如何通过元方法、表操作以及函数注册机制,实现了Lua与C++之间的高效通信与调用,使得跨语言编程成为可能。这一机制不仅展示了语言间的交互灵活性,也体现了底层设计在实现复杂功能中的重要性。

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