【转】: 探索Lua5.2内部实现:虚拟机指令(1) 概述
Lua一直把虚拟机执行代码的效率作为一个非常重要的设计目标。而采用什么样的指令系统的对于虚拟机的执行效率来说至关重要。
Stack based vs Register based VM
根据指令获取操作数方式的不同,我们可以把虚拟机的实现分为stack based和register based。
Stack based vm
Stack based vm的指令一般都是在当前stack中获取和保存操作数的。比如一个简单的加法赋值运算:a=b+c,对于stack based vm,一般会被转化成如下的指令:
由于Stack based vm的指令都是基于当前stack来查找操作数的,这就相当于所有操作数的存储位置都是运行期决定的,在编译器的代码生成阶段不需要额外为在哪里存储操作数费心,所以stack based的编译器实现起来相对比较简单直接。也正因为这个原因,每条指令占用的存储空间也比较小。
但是,对于一个简单的运算,stack based vm会使用过多的指令组合来完成,这样就增加了整体指令集合的长度。vm会使用同样多的迭代次数来执行这些指令,这对于效率来说会有很大的影响。并且,由于操作数都要放到stack上面,使得移动这些操作数的内存复制大大增加,这也会影响到效率。
Register based vm
Lua 采用的是register based vm。
Register based vm的指令都是在已经分配好的寄存器中存取操作数。对于上面的运算,register based vm一般会使用如下的指令:
Register based vm的指令可以直接对应标准的3地址指令,用一条指令完成了上面多条指令的计算工作,并且有效地减少了内存复制操作。这样的指令系统对于效率有很大的帮助。
不过,在编译器设计上,就要在代码生成阶段对寄存器进行分配,增加了实现的复杂度。并且每条指令所占用的存储空间也相应的增加了。
Lua虚拟机指令简介
Lua的指令使用一个32bit的unsigned integer表示。所有指令的定义都在lopcodes.h文件中,使用一个enum OpCode代表指令类型。在lua5.2中,总共有40种指令(id从0到39)。根据指令参数的不同,可以将所有指令分为4类:
除了sBx之外,所有的指令参数都是unsigned integer类型。sBx可以表示负数,但表示方法比较特殊。sBx的18bit可表示的最大整数为262143,这个数的一半131071用来表示0,所以-1可以表示为-1+131071,也就是131070,而+1可以表示为+1+131071,也就是131072。
ABC一般用来存放指令操作数据的地址,而地址可以分成3种:
- 寄存器id
- 常量表id
- upvalue id
每一个函数prototype都有一个属于本函数的常量表,用于存放编译过程中函数所用到的常量。常量表可以存放nil,boolean,number和string类型的数据,id从1开始。
每一个函数prototype中都有一个upvalue描述表,用于存放在编译过程中确定的本函数所使用的upvalue的描述。在运行期,通过OP_CLOSURE指令创建一个closure时,会根据prototype中的描述,为这个closure初始化upvalue表。upvalue本身不需要使用名称,而是通过id进行访问。
A被大多数指令用来指定计算结果的目标寄存器地址。很多指令使用B或C同时存放寄存器地址和常量地址,并通过最左面的一个bit来区分。在指令生成阶段,如果B或C需要引用的常量地址超出了表示范围,则首先会生成指令将常量装载到临时寄存器,然后再将B或C改为使用该寄存器地址。
在lopcodes.h中,对于每个指令,在源码注释中都有简单的操作描述。本文接下来将针对每一个指令做更详细的描述,并给出关于这个指令的示例代码。示例代码可以帮助我们构建出一个指令使用的具体上下文,有助于进一步理解指令的作用。对指令上下文的理解还可以作为进一步研究lua的编译和代码生成系统的基础。
在分析过程中,我们使用luac来显示示例代码所生成的指令。luac的具体使用方式为:
luac -l -l test.lua
【转】: 探索Lua5.2内部实现:虚拟机指令(1) 概述的更多相关文章
- 【转】: 探索Lua5.2内部实现:虚拟机指令(2) MOVE & LOAD
name args desc OP_MOVE A B R(A) := R(B) OP_MOVE用来将寄存器B中的值拷贝到寄存器A中.由于Lua是register based vm,大部分的指令都是直接 ...
- 【转】: 探索Lua5.2内部实现:虚拟机指令(3) Upvalues & Globals
在编译期,如果要访问变量a时,会依照以下的顺序决定变量a的类型: a是当前函数的local变量 a是外层函数的local变量,那么a是当前函数的upvalue a是全局变量 local变量本身就存在于 ...
- JAVA安装过程中出现的“javac不是内部或外部指令”的解决方法
近来重新安装了JAVA,安装过程中出现问题,网上找到解决办法,汇总发布. 解决流程: 1.确定自己的环境变量设置没问题,没有出现遗漏 : . 等情况 (具体环境变量设置百度) 2.环境变量设置后 ,d ...
- Javac不是内部或外部指令
JDK安装完,命令行窗口中运行Java正常,运行Javac显示不是内部或外部指令 不存在百度上说的没有安装JDK,只安装了JRE 我的电脑是64位Win7操作系统 第一次安装的JDK不是从官网下载的, ...
- 从虚拟机指令执行的角度分析JAVA中多态的实现原理
从虚拟机指令执行的角度分析JAVA中多态的实现原理 前几天突然被一个"家伙"问了几个问题,其中一个是:JAVA中的多态的实现原理是什么? 我一想,这肯定不是从语法的角度来阐释多态吧 ...
- Atitit .jvm 虚拟机指令详细解释
Atitit .jvm 虚拟机指令详细解释 1. 一.未归类系列A1 2. 数据mov系列2 2.1. 二.const系列2 2.2. 三.push系列2 2.3. ldc系列 该系列命令负责把数值常 ...
- Java SE7虚拟机指令操作码助记符
本文转载自Java SE7 虚拟机指令操作码助记符 导语 在Class文件中,Java方法里的方法体,也就是代表着一个Java源码程序中程序的部分存储在方法表集合的Code属性中.存储在Code属性中 ...
- JVM 内部原理(一)— 概述
JVM 内部原理(一)- 概述 介绍 版本:Java SE 7 图中显示组件将会从两个方面分别解释.第一部分涵盖线程独有的组件,第二部分涵盖独立于线程的组件(即线程共享组件). 目录 线程独享(Thr ...
- 深入探索.NET框架内部了解CLR如何创建运行时对象
原文地址:http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163791.aspx 原文发布日期: 9/19/2005 原文已经被 Microsoft 删除了,收集 ...
随机推荐
- Matplotlib——初级
matplotlib是一个专门用来绘图的库,在分析数据的时候,使用它可以将数据进行可视化,更直观的呈现.下面是几个通过matplot绘制的图. 通过图形的绘制,我们可以很清晰地看到数据直接的关系,并对 ...
- 解决MyEclipse JAVA EE无法识别Base64问题
第一步:右击项目选择Build Path,选择Configure Build Path 第二步:点击JRE System Library选择右边的Edit 第三步:选择Alternate JRE,点击 ...
- 大数据框架-Mapreduce过程
1.Shuffle [从mapTask到reduceTask: Mapper -> Partitioner ->Combiner -> Sort ->Reducer] mapp ...
- 再探motan
前言:上周使用motan是通过group远程调用超级土豆的服务,但是因为我需要写一些服务,不得不在本地启动服务,于是就详细的自己配置了一次motan. 上一篇博客也说到了,motan主要有3部分组成: ...
- 并发之AtomicIntegerFieldUpdater
基于反射的实用工具,可以对指定类的指定 volatile int 字段进行原子更新.此类用于原子数据结构,该结构中同一节点的几个字段都独立受原子更新控制. 先来看一段代码: package autom ...
- 自动曝光修复算法 附完整C代码
众所周知, 图像方面的3A算法有: AF自动对焦(Automatic Focus)自动对焦即调节摄像头焦距自动得到清晰的图像的过程 AE自动曝光(Automatic Exposure)自动曝光的是为了 ...
- 竞赛题解 - NOIP2018 保卫王国
\(\mathcal{NOIP2018}\) 保卫王国 - 竞赛题解 按某一个炒鸡dalao名曰 taotao 的话说: \(\ \ \ \ \ \ \ \ \ "一道sb倍增题" ...
- 学习笔记 - 2sat
学习笔记 - 2sat 决定重新启用Markdown--只是因为它支持MathJax数学公式 noip考完,既轻松又无奈,回来慢慢填坑 这篇博客也是拖了好久,通过kuangbin的博客才弄懂2-sat ...
- ABAP术语-R/3 Repository Information System
R/3 Repository Information System 原文:http://www.cnblogs.com/qiangsheng/archive/2008/03/11/1100076.ht ...
- margin中的bug解决方法
margin bug问题 : 当做子元素中使用margin-top: 50px;父子元素都会跑出50px, 解决方法: 在父元素中使用下面三种任意一种都可以. 方法一:给父元素加边框 border: ...