我們來(lái)看看lua vm在解析下面源碼并生成bytecode時(shí)的整個(gè)過(guò)程:

 foo = "bar"
 local a, b = "a", "b"
 foo = a

首先我們先使用ChunkySpy這個(gè)工具來(lái)看看vm最終會(huì)具體生成什么樣的vm instructions

在這里，開(kāi)頭為[數(shù)字]的行是vm真正生成的字節(jié)碼，我們看到一共生成了六行字節(jié)碼。首先loadk將常量表中下標(biāo)為1的常量即"bar"賦給寄存器0；然后setglobal將寄存器0的內(nèi)容賦給全局變量表中下標(biāo)為0的全局變量即foo；loadk再將"a"和"b"分別賦值給了寄存器0、1，在這里寄存器0和1分別表示當(dāng)前函數(shù)的local變量即變量a和b；最后setglobal將變量a的值賦給了全局變量foo；最后一個(gè)return01是vm在每一個(gè)chunk最后都會(huì)生成了，并沒(méi)有什么用?，F(xiàn)在應(yīng)該比較清除的了解了lua vm生成的字節(jié)碼的含義了，接下來(lái)我們看看vm是怎樣且為什么生成這些個(gè)字節(jié)碼的。

當(dāng)我們用luaL_dofile函數(shù)執(zhí)行這個(gè)lua腳本源碼時(shí)會(huì)有兩個(gè)階段，第一個(gè)是將腳本加載進(jìn)內(nèi)存，分詞解析并生成字節(jié)碼并將其整個(gè)包裹為main chunk放于lua stack棧頂，第二是調(diào)用lua_pcall執(zhí)行這個(gè)chunk，這里我們只會(huì)分析第一個(gè)過(guò)程。

前面幾篇文章說(shuō)了，當(dāng)dofile時(shí)會(huì)跑到一個(gè)叫做luaY_parser的函數(shù)中，

Proto *luaY_parser (lua_State *L, ZIO *z, Mbuffer *buff, const char *name) {
 struct LexState lexstate;
 struct FuncState funcstate;
 -- ... ...
 funcstate.f->is_vararg = VARARG_ISVARARG; /* main func. is always vararg */
 luaX_next(&lexstate); /* read first token */
 chunk(&lexstate);
 -- ... ...
 return funcstate.f;
}

函數(shù)luaY_parser前面兩行定義了LexState和FuncState結(jié)構(gòu)體變量，其中LexState不僅用于保存當(dāng)前的詞法分析狀態(tài)信息，而且也保存了整個(gè)編譯系統(tǒng)的全局狀態(tài)，F(xiàn)uncState結(jié)構(gòu)體來(lái)保存當(dāng)前函數(shù)編譯的狀態(tài)數(shù)據(jù)。在lua源碼中都會(huì)有一個(gè)全局的函數(shù)執(zhí)行體，即為main func，在開(kāi)始解析的時(shí)候當(dāng)前的函數(shù)必然是main func函數(shù)，此時(shí)第三行的funcstate表示了這個(gè)函數(shù)的狀態(tài)，由于lua規(guī)定這個(gè)函數(shù)必然會(huì)接收不定參數(shù)因此第五行將is_vararg標(biāo)識(shí)設(shè)為VARARG_ISVARARG。接著第六行l(wèi)uaX_next解析文件流分離出第一個(gè)token，將其保存在lexstate的t成員中，此時(shí)t為“foo”全局變量。接著調(diào)用了chunk函數(shù)，這里開(kāi)始了遞歸下降解析的全部過(guò)程：

static void chunk (LexState *ls) {
 /* chunk -> { stat [`;'] } */
 int islast = 0;
 enterlevel(ls);
 while (!islast && !block_follow(ls->t.token)) {
  islast = statement(ls);//遞歸下降點(diǎn)
  testnext(ls, ';');
  lua_assert(ls->fs->f->maxstacksize >= ls->fs->freereg &&
        ls->fs->freereg >= ls->fs->nactvar);
  ls->fs->freereg = ls->fs->nactvar; /* free registers */
 }
 leavelevel(ls);
}

lua是有作用域?qū)哟胃拍畹模虼水?dāng)進(jìn)入一個(gè)層次時(shí)會(huì)調(diào)用enterlevel函數(shù)，離開(kāi)當(dāng)前層次則會(huì)調(diào)用leavelevel函數(shù)。首先進(jìn)入while循環(huán)，當(dāng)前token為“foo”，這既不是終結(jié)標(biāo)志也不是一個(gè)block開(kāi)始的詞素，因此會(huì)進(jìn)入statement函數(shù)，statement函數(shù)主體是一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的switch...case...代碼結(jié)構(gòu)，根據(jù)第一個(gè)token進(jìn)入不同的調(diào)用解析分支。在我們這個(gè)例子中會(huì)進(jìn)入default分支：

static int statement (LexState *ls) {
 -- ... ...
 switch (ls->t.token) {
  case TK_IF: { /* stat -> ifstat */
   ifstat(ls, line);
   return 0;
  }
  case TK_WHILE: { /* stat -> whilestat */
   whilestat(ls, line);
   return 0;
  }
  -- ... ...
  default: {
   exprstat(ls);
   return 0; /* to avoid warnings */
  }
 }
}

進(jìn)入exprstate函數(shù)：

static void exprstat (LexState *ls) {
 /* stat -> func | assignment */
 FuncState *fs = ls->fs;
 struct LHS_assign v;
 primaryexp(ls, &v.v);
 if (v.v.k == VCALL) /* stat -> func */
  SETARG_C(getcode(fs, &v.v), 1); /* call statement uses no results */
 else { /* stat -> assignment */
  v.prev = NULL;
  assignment(ls, &v, 1);
 }
}

第四行的LHS_assign結(jié)構(gòu)體是為了處理多變量賦值的情況的，例如a,b,c = ...。在LHS_assign中成員v類型為expdesc描述了等號(hào)左邊的變量，詳情可見(jiàn)上篇文章里對(duì)expdesc的介紹。接下來(lái)進(jìn)入primaryexp，來(lái)獲取并填充“foo”變量的expdesc信息，這會(huì)接著進(jìn)入prefixexp函數(shù)中

 static void prefixexp (LexState *ls, expdesc *v) {
  /* prefixexp -> NAME | '(' expr ')' */
  switch (ls->t.token) {
   case '(': {
    int line = ls->linenumber;
    luaX_next(ls);
    expr(ls, v);
    check_match(ls, ')', '(', line);
    luaK_dischargevars(ls->fs, v);
    return;
   }
   case TK_NAME: {
    singlevar(ls, v);
    return;
   }
   default: {
    luaX_syntaxerror(ls, "unexpected symbol");
    return;
   }
  }
 }

由于當(dāng)前token是“foo”，因此進(jìn)入TK_NAME分支，調(diào)用singlevar。

static void singlevar (LexState *ls, expdesc *var) {
 TString *varname = str_checkname(ls);
 FuncState *fs = ls->fs;
 if (singlevaraux(fs, varname, var, 1) == VGLOBAL)
  var->u.s.info = luaK_stringK(fs, varname); /* info points to global name */
}
static int singlevaraux (FuncState *fs, TString *n, expdesc *var, int base) {
 if (fs == NULL) { /* no more levels? */
  init_exp(var, VGLOBAL, NO_REG); /* default is global variable */
  return VGLOBAL;
 }
 else {
  int v = searchvar(fs, n); /* look up at current level */
  if (v >= 0) {
   init_exp(var, VLOCAL, v);
   if (!base)
    markupval(fs, v); /* local will be used as an upval */
   return VLOCAL;
  }
  else { /* not found at current level; try upper one */
   if (singlevaraux(fs->prev, n, var, 0) == VGLOBAL)
    return VGLOBAL;
   var->u.s.info = indexupvalue(fs, n, var); /* else was LOCAL or UPVAL */
   var->k = VUPVAL; /* upvalue in this level */
   return VUPVAL;
  }
 }

在singlevaraux函數(shù)中會(huì)判斷變量是local、upvalue還是global的。如果fs為null了則說(shuō)明變量為全局的，否則進(jìn)入searchvar在當(dāng)前的函數(shù)局部變量數(shù)組中查找，否則根據(jù)fs的prev成員取得其父函數(shù)的FuncState并傳入singlevaraux中遞歸查找，如果前面的都沒(méi)滿足則變量為upvlaue。此例中進(jìn)入第21行中，由于fs已經(jīng)指向了main func因此其prev為null，“foo”判定為global并返回到exprstate函數(shù)中。在取得了“foo”的信息后，因?yàn)椤癴oo”不是函數(shù)調(diào)用，因此接著進(jìn)入assignment函數(shù)中

primaryexp(ls, &v.v);
 if (v.v.k == VCALL) /* stat -> func */
  SETARG_C(getcode(fs, &v.v), 1); /* call statement uses no results */
 else { /* stat -> assignment */
  v.prev = NULL;
  assignment(ls, &v, 1);
 }

在assignment函數(shù)中首先判斷下一個(gè)token是否為“,"，此例中不是則說(shuō)明是單變量的賦值，接著check下一個(gè)token為”=“，成立，接著調(diào)用explist1判斷等號(hào)右邊有幾個(gè)值，此例為1個(gè)，然后會(huì)判斷左邊的變量數(shù)是否等于右邊的值數(shù)，不等于則進(jìn)入adjust_assign函數(shù)進(jìn)行調(diào)整，此例是相等的因此依次進(jìn)入luaK_setoneret和luaK_storevar函數(shù)。在luaK_storevar中首先進(jìn)入int e = luaK_exp2anyreg(fs, ex);函數(shù)luaK_exp2anyreg的K代表了此函數(shù)是字節(jié)碼相關(guān)的函數(shù)，ex為值”bar“，這個(gè)函數(shù)又調(diào)用了discharge2reg，根據(jù)ex的類型來(lái)生成不同的字節(jié)碼：

static void discharge2reg (FuncState *fs, expdesc *e, int reg) {
 luaK_dischargevars(fs, e);
 switch (e->k) {
  case VNIL: {
   luaK_nil(fs, reg, 1);
   break;
  }
  case VFALSE: case VTRUE: {
   luaK_codeABC(fs, OP_LOADBOOL, reg, e->k == VTRUE, 0);
   break;
  }
  case VK: {
   luaK_codeABx(fs, OP_LOADK, reg, e->u.s.info);
   break;
  }
//... ...
}

由于”bar“是常量因此調(diào)用luaK_codeABx函數(shù)生成loadk字節(jié)碼。reg為保存載入的常量值的寄存器號(hào)，e->u.s.info根據(jù)不同類型值代表不同含義，根據(jù)注釋我們知道此時(shí)info為常量數(shù)組的下標(biāo)。

typedef enum {
 //... ...
 VK,    /* info = index of constant in `k' */
 VKNUM,  /* nval = numerical value */
 VLOCAL,  /* info = local register */
 VGLOBAL,  /* info = index of table; aux = index of global name in `k' */
 //... ...
} expkind;

生成了loadk后返回到上面的函數(shù)中接著進(jìn)入luaK_codeABx(fs, OP_SETGLOBAL, e, var->u.s.info);其中e為luaK_exp2anyreg的返回值表示常量保存在的寄存器標(biāo)號(hào)，info根據(jù)注釋當(dāng)為global類型時(shí)表示global table的相應(yīng)下標(biāo)，因此luaK_codeABx函數(shù)將生成setglobal字節(jié)碼，將剛剛用loadk將常量加載到寄存器中的值保存到global table相應(yīng)的位置上。因此foo = "bar"語(yǔ)句就完整的生成了相應(yīng)的字節(jié)碼了。

接下來(lái)將生成local a,b = "a","b"語(yǔ)句的字節(jié)碼了。過(guò)程大致相同，不同的是a，b是local變量且這個(gè)賦值語(yǔ)句是多變量賦值語(yǔ)句，因此前面的函數(shù)會(huì)用LHS_assign鏈表將a，b變量連接起來(lái)。如圖所示：

以上所述就是本文都全部?jī)?nèi)容了，希望大家能夠喜歡。

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