1.Lua字节码文件结构及加载过程
2.Lua性能优化(三):ELuaProfiler开源
3.tolua源码分析(五)lua使用C#的码剖enum
4.Lua如何进行大数运算(附源码)
5.《Lua5.4 源码剖析——基本数据类型 之 数字类型》
6.LuaJIT源码分析(一)搭建调试环境
Lua字节码文件结构及加载过程
在探索Lua的世界中,字节码文件结构与加载过程是码剖程序运行效率的关键。本文将为你揭示Lua 5.4.3的码剖内部奥秘,从文件头到函数块,码剖逐一剖析其构造与加载流程。码剖让我们一起深入理解Lua的码剖javaweb源码入门到精通加载逻辑,通过luaU_undump函数,码剖将源代码编织成二进制的码剖指令织锦。
首先,码剖Lua字节码文件由文件头和函数块两大部分组成,码剖如同编织的码剖经纬线,共同构建起程序的码剖基石。文件头包含了Lua的码剖签名("\x1bLua")、版本号(例如Lua 5.4.3的码剖)、官方格式号(0)以及LUAC_DATA的码剖校验信息。紧接着是指令、整型和浮点型大小的指示,每个部分都承载着特定的含义,确保文件的正确性。
深入解析luaU_undump函数,它是Lua加载阶段的灵魂,处理着二进制文件的字节码。这个函数首先会进行头检查,包括Lua签名、版本号、格式号等,随后是lua_Integer和lua_Number的长度指示。例如,Lua 5.4.3的头字节包含整型、浮点型校验和文件头信息,通过反编译,我们可以看到函数原型的细节,如函数名、参数、行数和指令数量等。
在Lua 5.4.3的loadFunction函数中,我们看到函数块被精细划分,包括源代码、行号、参数、可变参数、javaee设计源码下载栈大小、字节码、常量、上值和闭包等元素。这些元素通过loadStringN、loadUnsigned等函数逐一加载,确保每个部分都按照特定规则组织。
文件结构的关键部分包括loadConstants(如main函数中的常量"a")、loadUpvalues(如全局表"_ENV"的加载)、loadProtos(函数内部原型的加载),以及loadDebug信息,如行号和变量名称。比如,main函数的4个指令和a函数的5个,以及upvalues数据" 5f 4e",都在这个过程中得到解析。
在Lua的实现中,lauxlib.c、lapi.c、ldo.c和lundump.c等核心文件,以及lua_load、f_parser、luaU_undump、checkHeader和loadFunction等核心函数,共同构建起字节码的编译和加载流程。从源代码到二进制,再到虚拟机的执行,每一个环节都经过精心设计,以达到高效的运行效率。
总的来说,Lua字节码文件结构的复杂性映射出其内在的执行效率。理解这些细节,不仅有助于我们编写更优化的脚本,也让我们对Lua的底层机制有了更深的认识。让我们继续探索luaU_undump的更多奥秘,揭开Lua字节码加载过程的神秘面纱。
Lua性能优化(三):ELuaProfiler开源
欢迎关注,我之前的文章中提到的Lua性能优化系列中,自己实现的LuaProfiler终于开源了!
之前由于工作原因,诛仙网关源码代码归属问题,让这款Profiler未能与大家分享。但如今,为了在UE4项目中进行Lua性能分析的需要,我花费时间开发出了一款新的工具——ELuaProfiler,并已将其开源在Github上。
ELuaProfiler,顾名思义,是一个易于使用的Lua性能剖析器。目前,它专注于UnLua-ue4的老版本,因为我们的项目采用了这个版本。ELuaProfiler的核心功能是ELuaMonitor,它支持三种剖析模式:Total(整体性能)、PerFrame(帧级性能)和Statistics(统计数据)模式,与Unity自带的Profiler功能相似。
此外,ELuaMonitor允许用户动态调整Profile的深度,以满足不同深度的性能分析需求。它还兼容Windows和Mac平台,因为它是基于UE4原生编辑器构建的,且已修复了导致iOS构建问题的bug。
未来,我计划继续改进和扩展ELuaProfiler的功能,以更好地服务于Lua性能分析社区。如果你对Lua性能优化感兴趣,或者需要一个实用的Profiler工具,ELuaProfiler是一个不错的选择,现在就去Github上获取它的源码吧!
tolua源码分析(五)lua使用C#的enum
探讨了C#枚举如何在Lua中注册以及与普通类的注册区别。以官方提供的例子为例,展示了如何将C#的UnityEngine.Space类型的枚举推送到Lua层,并在Lua层面测试了诸如tostring、ToInt、Equals等接口,验证了在Lua层可以进行枚举的相等判断,以及将int转换为枚举或将枚举转换为int的操作。
在Lua层面表示C#的枚举,例子中在第行和第行将枚举推送到Lua层。由于枚举是logo生成网站源码值类型,C#层使用了enumMap缓存装箱后的object与枚举的映射关系。注册到Lua层的枚举类使用了EnumMetatable。
具体来看C#枚举注册到Lua的方法,例如在System_EnumWrap.Register方法中。在Lua层表示C#枚举的方式与普通类相似,但需要注意一些区别。
例如,当使用__tostring方法时,ToLua.ToObject将Lua栈上的userdata转换为object,通过userdata的index查找C#的object缓存,不会产生垃圾收集(GC)。同样地,ToInt方法中的CheckObject同样在C#的object缓存中查找,执行类型检查,也不会产生GC。
当比较C#的枚举与int类型时,由于使用了==操作符,这会触发装箱,产生一次GC。因此,在实际使用中应尽量避免在Lua层对C#枚举与number进行比较。而在Lua层直接比较两个C#枚举时,它们在Lua层被视为同一份userdata,因为它们来自于同一个C#缓存,index相同。
在将Lua栈上的number转换为C#枚举的实例时,IntToEnum方法在C#的UnityEngine_SpaceWrap类中实现。这个方法直接将double转换为int,再转换为UnityEngine.Space类型,避免了GC。在C#层推送到Lua层的枚举时,是从C#的缓存中取到枚举对应的object,然后推送到Lua层,也不会产生GC。
总结,在Lua使用C#的枚举时,从C#到Lua层的传递不会产生GC,在Lua层进行number与枚举类型之间的转换以及直接比较枚举时不触发GC。然而,当比较枚举与number时,串口通信软件源码会触发一次GC。针对这一情况,可以进行针对性优化。
下一节将深入研究在开发中常见的C#委托/事件如何注册到Lua函数的实现。
Lua如何进行大数运算(附源码)
在游戏服务器开发中,大数计算是常见但难以避免的问题。一般数值计算在math.maxinteger范围内可直接使用Lua常规计算,超出范围则需大数计算。本文介绍了两种基于Lua的大数计算库:基于Boost的Lua库和基于GNU bc的Lua库lbc。
基于Boost的Lua库通过安装Lua、Boost和GCC,编译生成Lua直接引用的so库。编译方式有正常编译和捆绑编译。捆绑编译通过make_boost.sh脚本将boost文件复制到boost文件夹,简化编译过程。但需要注意,捆绑编译可能不适用于最新版本的boost。
基于GNU bc的Lua库lbc由Lua的作者之一编写,具有简单、小巧、易用等特点。编译简单,几乎只需执行make。测试结果显示,lbc在位字符的数字上,执行加减乘除各一次,其时间在1秒以下,符合要求。
本文还介绍了基于MAPM的Lua库lmapm,其特点与lbc类似。两种库在测试中表现稳定,但lbc提供了详细的位数信息,而lmapm采用科学计数法表示结果。
最后,本文建议根据实际需求选择合适的大数计算库。对于简单、方便、源码、可修改、可移植和精度要求较高的项目,lbc是不错的选择。同时,还介绍了其他开源的大数计算库,供读者参考。
《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。
LuaJIT源码分析(一)搭建调试环境
LuaJIT,这个以高效著称的lua即时编译器(JIT),因其源码资料稀缺,促使我们不得不自建环境进行深入学习。分析源码的第一步,就是搭建一个可用于调试的环境,但即使是这个初始步骤,能找到的指导也相当有限,反映出LuaJIT的编译过程复杂性。
首先,从官方git仓库开始,通过命令`git clone https://luajit.org/git/luajit.git`获取源代码。GitHub上也有相应的镜像地址。对于调试,LuaJIT提供msvcbuild.bat脚本,位于src目录下,它将编译过程分为三个阶段:构建minilua,用于平台判断和执行lua脚本;buildvm生成库函数映射;以及lua库的编译和最终LuaJIT的生成。该脚本需在Visual Studio Command Prompt环境中以管理员权限运行,且有四个可选编译参数。
在调试时,我们无需这些选项,但需要保留中间代码。因此,需要在脚本中注释掉清理代码的部分。在Visual Studio 的位命令提示符中,切换到src目录并运行`msvcbuild.bat`。编译过程快速,成功时会看到日志信息。在src目录下,luajit.exe即为lua虚拟机。
接着,在src目录的同级目录创建一个VS工程,将源文件和头文件添加进来。初次尝试调试可能会遇到关于strerror函数安全性的警告,这可以通过在工程属性中添加_CRT_SECURE_NO_WARNINGS宏来解决。然而,链接阶段可能会出现重复定义的错误,这与ljamalg.c文件的编译选项有关。amalg选项用于生成单个大文件,以优化代码,但我们通常不启用它。
排除ljamalg.c后,再次尝试调试,可能还需要手动添加buildvm阶段生成的目标文件。当LuaJIT启动并设置好断点后,就可以开始调试源码了。至此,你已经成功搭建了一个LuaJIT的调试环境,为深入理解其工作原理铺平了道路。
Lua5.4 源码剖析——杂谈 之 如何调试Lua源码
我们有时候写了一段Lua代码,希望能通过断点调试的方式看一下我们的代码在执行过程中Lua虚拟机的状态与运行流程。本篇教程我将教大家Windows与Mac环境下如何配置Lua源码调试环境。
Lua调试环境需要有Lua源码,我们从官网下载源码:
Windows下Lua源码调试环境搭建
1)下载Visual Studio,可自行在官网下载最新版本即可:
2)打开VIsual Studio,创建一个新的C++控制台工程,我这里以Visual Studio 版本进行举例:
项目可任意命名,本例中我们命名为TestLua:
3)工程中添加Lua源码文件:
3.1)拷贝源代码文件到项目的文件夹,Makefile文件可以不拷贝:
3.2)把上面这些文件导入工程:
"
.h
头文件导入:导入所有".h"后缀文件到头文件文件夹中(右键头文件->添加->现有项):
"
.c
源文件导入:导入所有".c"后缀文件到源文件的文件夹(右键源文件->添加->现有项):
4)生成exe可执行文件:
文件都导入完成了,这时候如果按"生成"或者"F5",会有如下的报错:
这是因为除了我们创建项目工程的时候自带源文件中的一个main函数以外,Lua源码中也定义了两个Main函数。他们分别对应的是luac编译工具的启动函数和lua运行工具的启动函数。要想编译通过,我们只需要根据自己要调试目的,从3个main里面把用不到的2个main删掉或者重命名即可。
本例中,我打算在自己的main里面实现通过dofile函数执行一个Lua文件的功能,所以我不需要启动lua和luac指令控制台,所以我把他们的main函数改名:
luac.c:把main函数改名为luac_main函数:
lua.c:把main函数改为lua_main:
上述源码中多余的2个main函数都改名了,这时候已经能编译通过并生成出exe可执行文件了。
接下来我们可以开始编写自己的main函数逻辑了,打开TestLua.cpp,输入以下内容,作用是运行一个在项目目录下名字为"testlua.lua"的lua文件:
5)testlua.lua文件创建与编写:
上述代码在运行时会执行testlua.lua文件,接下来我们就需要在工程目录下创建这个将要被执行的testlua.lua文件:
打开testlua.lua文件,添加任意lua代码,这里我们简单调用print打印一句信息:
6)在Visual Studio中按“F5”开启调试,可以看到控制台被成功运行,我们的lua文件也被成功执行,打印出了信息:
7)断点调试指令OpCode:
学习过我的《Lua源码剖析 之 虚拟机》系列教程的同学应该知道Lua的指令就是各种OpCode的执行,我们可以在《lvm.c》的下面这个地方加断点再按F5重新启动程序,程序在每执行一条OpCode指令就会在这处代码断点下来,这时候我们就能看到下一条要执行的OpCode是哪一条了:
在本例中的print函数最终会执行到OP_CALL这个调用分支:
Windows环境下搭建Lua源码调试环境的教程到此结束。
Mac下Lua源码调试环境搭建
因为大部分流程与上面Windows一样,所以我下面会省略一些重复步骤。
1)下载XCode,可自行在AppStore进行下载。
2)打开XCode,创建一个新的C++控制台工程,本例中命名为TestLua:
3)工程中添加Lua源码文件:
3.1)拷贝源代码文件到项目的文件夹,Makefile文件可以不拷贝:
3.2)把拷贝后的文件导入工程:
不需要区分".h"和".cpp",全选导进来就好了:
4)与Windows流程同样,把源码自带的2个main函数改名:
luac.c:把main函数改名为luac_main函数:
lua.c:把main函数改为lua_main:
把源码中多余的2个main函数都改名了,接下来同样,开始编写我们的main.cpp,打开该文件并添加代码如下代码。为了在mac下文件读取代码更简洁,在下面的Lua文件我暂时先使用文件的绝对路径,暂时把testlua.lua文件放在我的mac的桌面上进行读取:
5)在mac的桌面上创建testlua.lua文件,添加任意lua代码:
6)同理可正常运行或者加断点进行调试,这里不再赘述:
总结
本文我们学习了如何在Windows与Mac下搭建Lua源码调试环境。另外,我们上述使用的例子是通过dofile运行一个lua文件,同学们也可以试试保留lua.c里面的main函数,删掉另外两个,此时按开始调试可启动lua的即时解析控制台,在控制台里面可自行输入任意Lua代码,并可断点查看即时运行状态或最终结果,感兴趣的同学可以自行试试。
不过,尽管能调试Lua源码,但如果之前没有学习过我的那些Lua源码剖析教程,可能很多地方会看不懂,所以这里建议有空的同学还是可以先去学习一下的。
谢谢阅读。
《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,布尔类型是最简单的一种。在Lua中,尽管通常认为布尔类型只有true和false两种值,但实际上,其在源码中的实现更为精细。Lua使用了TValue这个数据结构来存储所有类型,包括布尔类型。TValue包含了一个lu_byte类型的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,其中4个位用于存储基本类型(0-8代表nil到thread),2个位用于表示类型变体,1个位用于垃圾回收标志。布尔类型通过类型变体实现,它被声明为LUA_TBOOLEAN,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。