Lua解释器构建：从虚拟机到编译器

作品简介

Lua是一门设计精简、功能强大的脚本语言。本书将Lua解释器拆解，使用C语言，一步一步构建能够正确运行的Lua解释器。本书共6章，分别为Lua解释器概述，Lua虚拟机，Lua脚本的编译与虚拟机指令运行流程，Lua编译器，Lua的解释器的其他基础特征，dummylua开发案例：俄罗斯方块。阅读本书，并不需要读者事先精通有关编译原理的知识，书中会尝试用简洁的语言，向读者介绍相关的具体内容。

本书面向对Lua内部以及解释器的设计和实现感兴趣的读者，并要求读者对C语言和Lua有一定的了解和使用经验。

作品目录

• 序 RECOMMEND
• 前言 PREFACE
• 第1章 Lua解释器概述
• 1.1 Lua解释器
• 1.1.1 Lua解释器的整体架构
• 1.1.2 Lua解释器的运行机制
• 1.2 Lua虚拟机
• 1.2.1 虚拟机简介
• 1.2.2 虚拟机指令的编码方式
• 1.2.3 虚拟机指令集
• 1.3 Lua编译器
• 1.3.1 Lua的词法分析器
• 1.3.2 Lua的语法分析器
• 1.4 从0开发一个Lua解释器：dummylua项目
• 1.4.1 项目简介
• 1.4.2 项目架构说明
• 第2章 Lua虚拟机
• 2.1 Lua虚拟机基础知识
• 2.1.1 基本类型定义
• 2.1.2 虚拟机全局状态——global_State
• 2.1.3 虚拟机的线程结构——lua_State
• 2.1.4 虚拟机中执行函数的基础——CallInfo结构
• 2.1.5 C函数在虚拟机线程中的调用流程
• 2.1.6 虚拟机异常处理机制
• 2.1.7 dummylua项目的虚拟机基础实现
• 2.2 为虚拟机添加垃圾回收机制
• 2.2.1 标记清除算法
• 2.2.2 增量式标记清除算法
• 2.2.3 dummylua项目的垃圾回收机制实现
• 2.3 Lua虚拟机的字符串
• 2.3.1 Lua字符串概述
• 2.3.2 Lua字符串结构
• 2.3.3 字符串的哈希运算
• 2.3.4 短字符串与内部化
• 2.3.5 长字符串与惰性哈希
• 2.3.6 Lua-5.2的Hash DoS攻击
• 2.3.7 dummylua的字符串实现
• 2.4 Lua虚拟机的表
• 2.4.1 Lua表功能概述
• 2.4.2 Lua表的基本数据结构
• 2.4.3 表的初始化
• 2.4.4 键值的哈希运算
• 2.4.5 查找元素
• 2.4.6 值的更新与插入
• 2.4.7 调整表的大小
• 2.4.8 表遍历
• 2.4.9 dummylua的表实现
• 第3章 Lua脚本的编译与虚拟机指令运行流程
• 3.1 第一个编译并运行脚本的例子：让Lua说“hello world”
• 3.2 Lua的整体编译和运行流程
• 3.3 虚拟机如何运行编译后的指令
• 3.4 虚拟机输出“hello world”的例子
• 3.5 反编译工具——protodump
• 3.5.1 protodump工具简介
• 3.5.2 使用protodump反编译Lua的字节码
• 3.5.3 反编译结果分析
• 3.6 标准库加载流程
• 3.7 Lua内置编译器补充说明
• 3.7.1 EBNF简介
• 3.7.2 本章定义的EBNF
• 3.7.3 词法分析器设计与实现
• 3.7.4 语句和表达式
• 3.7.5 语法分析器的基础设计与实现
• 3.8 让dummylua能够编译并运行“hello world”脚本
• 第4章 Lua编译器
• 4.1 Lua词法分析器
• 4.1.1 词法分析器简介
• 4.1.2 词法分析器基本数据结构
• 4.1.3 词法分析器的接口设计
• 4.1.4 词法分析器的初始化流程
• 4.1.5 token识别流程
• 4.1.6 一个测试用例
• 4.1.7 dummylua的词法分析器实现
• 4.2 Lua语法分析器基础——expr语句编译流程
• 4.2.1 语法分析器的主要工作
• 4.2.2 实现的语法
• 4.2.3 语法分析器基本数据结构
• 4.2.4 编译逻辑与EBNF的关联
• 4.2.5 exprstat的逻辑结构
• 4.2.6 expr的构造与编译
• 4.2.7 suffixedexp构造与编译
• 4.2.8 assignment构造和编译
• 4.2.9 为dummylua添加编译exprstat的功能
• 4.3 完整的Lua语法分析器
• 4.3.1 Lua的语句块
• 4.3.2 local语句编译流程
• 4.3.3 do-end语句编译流程
• 4.3.4 if语句编译流程
• 4.3.5 while语句编译流程
• 4.3.6 repeat语句编译流程
• 4.3.7 for语句编译流程
• 4.3.8 break语句编译流程
• 4.3.9 function语句编译流程
• 4.3.10 return语句编译流程
• 4.3.11 dummylua的完整语法分析器实现
• 第5章 Lua解释器的其他基础特性
• 5.1 元表
• 5.1.1 元表简介
• 5.1.2 元表的_index域
• 5.1.3 元表的_newindex域
• 5.1.4 双目运算事件
• 5.1.5 dummylua的元表实现
• 5.2 用户数据
• 5.2.1 用户数据的数据结构
• 5.2.2 用户数据的接口
• 5.2.3 用户数据的垃圾回收处理
• 5.2.4 用户数据的user domain域内部的堆内存清理
• 5.2.5 用户数据的测试用例
• 5.2.6 dummylua的用户数据实现
• 5.3 上值
• 5.3.1 上值的定义
• 5.3.2 Lua函数的探索
• 5.3.3 上值的生成
• 5.3.4 开放上值和已关闭上值
• 5.3.5 dummylua的上值实现
• 5.4 弱表
• 5.4.1 弱表的定义
• 5.4.2 弱表的用途
• 5.4.3 弱键
• 5.4.4 弱值
• 5.4.5 完全弱引用
• 5.4.6 dummylua的弱表实现
• 5.5 require机制
• 5.5.1 require功能简述
• 5.5.2 package初始化
• 5.5.3 require运作流程
• 5.5.4 dummylua的require机制实现
• 第6章 dummylua开发案例：俄罗斯方块
• 6.1 案例简介
• 6.2 案例代码结构
• 6.3 编译与运行
• 附录
• 附录A Lua虚拟机指令集
• 附录B Lua的EBNF语法