自己動手實(shí)現(xiàn)Lua：虛擬機(jī)、編譯器和標(biāo)準(zhǔn)庫

前言
第一部分　準(zhǔn)備
第1章　準(zhǔn)備工作 3
1.1　準(zhǔn)備開發(fā)環(huán)境 3
1.1.1　操作系統(tǒng) 3
1.1.2　安裝Lua 4
1.1.3　安裝Go 4
1.2　準(zhǔn)備目錄結(jié)構(gòu) 4
1.3　本章小結(jié) 6
第二部分　Lua虛擬機(jī)和Lua API
第2章　二進(jìn)制chunk 9
2.1　什么是二進(jìn)制chunk 10
2.2　luac命令介紹 11
2.2.1　編譯Lua源文件 11
2.2.2　查看二進(jìn)制chunk 13
2.3　二進(jìn)制chunk格式 15
2.3.1　數(shù)據(jù)類型 16
2.3.2　總體結(jié)構(gòu) 17
2.3.3　頭部 18
2.3.4　函數(shù)原型 22
2.4　解析二進(jìn)制chunk 27
2.4.1　讀取基本數(shù)據(jù)類型 28
2.4.2　檢查頭部 29
2.4.3　讀取函數(shù)原型 30
2.5　測試本章代碼 33
2.6　本章小結(jié) 36
第3章　指令集 37
3.1　指令集介紹 37
3.2　指令編碼格式 38
3.2.1　編碼模式 38
3.2.2　操作碼 39
3.2.3　操作數(shù) 40
3.2.4　指令表 41
3.3　指令解碼 42
3.4　測試本章代碼 44
3.5　本章小結(jié) 47
第4章　Lua API 49
4.1　Lua API介紹 49
4.2　Lua棧 51
4.2.1　Lua數(shù)據(jù)類型和值 51
4.2.2　棧索引 54
4.2.3　定義luaStack結(jié)構(gòu)體 54
4.3　Lua State 57
4.3.1　定義LuaState接口 57
4.3.2　定義luaState結(jié)構(gòu)體 58
4.3.3　基礎(chǔ)棧操縱方法 59
4.3.4　Push方法 64
4.3.5　Access方法 65
4.4　測試本章代碼 69
4.5　本章小結(jié) 70
第5章　Lua運(yùn)算符 71
5.1　Lua運(yùn)算符介紹 71
5.2　自動類型轉(zhuǎn)換 75
5.3　擴(kuò)展LuaState接口 79
5.3.1　Arith()方法 80
5.3.2　Compare()方法 83
5.3.3　Len()方法 85
5.3.4　Concat()方法 86
5.4　測試本章代碼 87
5.5　本章小結(jié) 88
第6章　虛擬機(jī)雛形 89
6.1　添加LuaVM接口 89
6.1.1　定義LuaVM接口 91
6.1.2　改造luaState結(jié)構(gòu)體 92
6.1.3　實(shí)現(xiàn)LuaVM接口 93
6.2　實(shí)現(xiàn)Lua虛擬機(jī)指令 94
6.2.1　移動和跳轉(zhuǎn)指令 94
6.2.2　加載指令 96
6.2.3　算術(shù)運(yùn)算指令 101
6.2.4　長度和拼接指令 103
6.2.5　比較指令 106
6.2.6　邏輯運(yùn)算指令 107
6.2.7　for循環(huán)指令 110
6.3　指令分派 113
6.4　測試本章代碼 115
6.5　本章小結(jié) 118
第7章　表 119
7.1　表介紹 119
7.2　表內(nèi)部實(shí)現(xiàn) 121
7.3　表相關(guān)API 125
7.3.1　Get方法 126
7.3.2　Set方法 129
7.4　表相關(guān)指令 131
7.4.1　NEWTABLE 131
7.4.2　GETTABLE 133
7.4.3　SETTABLE 135
7.4.4　SETLIST 136
7.5　測試本章代碼 138
7.6　本章小結(jié) 140
第8章　函數(shù)調(diào)用 141
8.1　函數(shù)調(diào)用介紹 141
8.2　函數(shù)調(diào)用棧 143
8.2.1　調(diào)用幀實(shí)現(xiàn) 144
8.2.2　調(diào)用棧實(shí)現(xiàn) 145
8.3　函數(shù)調(diào)用API 147
8.3.1　Load() 148
8.3.2　Call() 149
8.4　函數(shù)調(diào)用指令 152
8.4.1　CLOSURE 152
8.4.2　CALL 153
8.4.3　RETURN 157
8.4.4　VARARG 158
8.4.5　TAILCALL 159
8.4.6　SELF 160
8.4.7　擴(kuò)展LuaVM接口 162
8.4.8　改進(jìn)SETLIST指令 163
8.5　測試本章代碼 164
8.6　本章小結(jié) 166
第9章　Go函數(shù)調(diào)用 167
9.1　Go函數(shù)登場 167
9.1.1　添加Go函數(shù)類型 168
9.1.2　擴(kuò)展Lua API 169
9.1.3　調(diào)用Go函數(shù) 170
9.2　Lua注冊表 172
9.2.1　添加注冊表 172
9.2.2　操作注冊表 173
9.3　全局環(huán)境 175
9.3.1　使用API操作全局環(huán)境 175
9.3.2　在Lua里訪問全局環(huán)境 178
9.4　測試本章代碼 179
9.5　本章小結(jié) 181
第10章　閉包和Upvalue 183
10.1　閉包和Upvalue介紹 183
10.1.1　背景知識 183
10.1.2　Upvalue介紹 185
10.1.3　全局變量 187
10.2　Upvalue底層支持 189
10.2.1　修改closure結(jié)構(gòu)體 189
10.2.2　Lua閉包支持 191
10.2.3　Go閉包支持 192
10.3　Upvalue相關(guān)指令 195
10.3.1　GETUPVAL 195
10.3.2　SETUPVAL 196
10.3.3　GETTABUP 197
10.3.4　SETTABUP 199
10.3.5　JMP 200
10.4　測試本章代碼 202
10.5　本章小結(jié) 203
第11章　元編程 205
11.1　元表和元方法介紹 205
11.1.1　元表 206
11.1.2　元方法 206
11.2　支持元表 207
11.3　調(diào)用元方法 208
11.3.1　算術(shù)元方法 209
11.3.2　長度元方法 211
11.3.3　拼接元方法 211
11.3.4　比較元方法 212
11.3.5　索引元方法 214
11.3.6　函數(shù)調(diào)用元方法 216
11.4　擴(kuò)展Lua API 217
11.4.1　GetMetatable() 218
11.4.2　SetMetatable() 218
11.5　測試本章代碼 219
11.6　本章小結(jié) 222
第12章　迭代器 223
12.1　迭代器介紹 223
12.2　next()函數(shù) 226
12.2.1　修改luaTable結(jié)構(gòu)體 227
12.2.2　擴(kuò)展Lua API 228
12.2.3　實(shí)現(xiàn)next()函數(shù) 229
12.3　通用for循環(huán)指令 229
12.4　測試本章代碼 232
12.5　本章小結(jié) 234
第13章　異常和錯(cuò)誤處理 235
13.1　異常和錯(cuò)誤處理介紹 235
13.2　異常和錯(cuò)誤處理API 237
13.2.1　Error() 238
13.2.2　PCall() 239
13.3　error()和pcall()函數(shù) 240
13.4　測試本章代碼 241
13.5　本章小結(jié) 242
第三部分　Lua語法和編譯器
第14章　詞法分析 245
14.1　編譯器介紹 245
14.2　Lua詞法介紹 247
14.3　實(shí)現(xiàn)詞法分析器 251
14.3.1　定義Token類型 252
14.3.2　空白字符 254
14.3.3　注釋 256
14.3.4　分隔符和運(yùn)算符 256
14.3.5　長字符串字面量 258
14.3.6　短字符串字面量 259
14.3.7　數(shù)字字面量 262
14.3.8　標(biāo)識符和關(guān)鍵字 263
14.4　LookAhead()和其他方法 264
14.5　測試本章代碼 265
14.6　本章小結(jié) 267
第15章　抽象語法樹 269
15.1　抽象語法樹介紹 269
15.2　Chunk和塊 270
15.3　語句 272
15.3.1　簡單語句 273
15.3.2　while和repeat語句 273
15.3.3　if語句 274
15.3.4　數(shù)值for循環(huán)語句 275
15.3.5　通用for循環(huán)語句 275
15.3.6　局部變量聲明語句 276
15.3.7　賦值語句 277
15.3.8　非局部函數(shù)定義語句 278
15.3.9　局部函數(shù)定義語句 279
15.4　表達(dá)式 280
15.4.1　簡單表達(dá)式 280
15.4.2　運(yùn)算符表達(dá)式 281
15.4.3　表構(gòu)造表達(dá)式 281
15.4.4　函數(shù)定義表達(dá)式 282
15.4.5　前綴表達(dá)式 283
15.4.6　圓括號表達(dá)式 284
15.4.7　表訪問表達(dá)式 284
15.4.8　函數(shù)調(diào)用表達(dá)式 285
15.5　本章小結(jié) 286
第16章　語法分析 287
16.1　語法分析介紹 287
16.1.1　歧義 288
16.1.2　前瞻和回溯 289
16.1.3　解析方式 290
16.2　解析塊 290
16.3　解析語句 293
16.3.1　簡單語句 294
16.3.2　if語句 296
16.3.3　for循環(huán)語句 297
16.3.4 局部變量聲明和函數(shù)定義語句 299
16.3.5　賦值和函數(shù)調(diào)用語句 300
16.3.6　非局部函數(shù)定義語句 302
16.4　解析表達(dá)式 303
16.4.1　運(yùn)算符表達(dá)式 304
16.4.2　非運(yùn)算符表達(dá)式 306
16.4.3　函數(shù)定義表達(dá)式 307
16.4.4　表構(gòu)造表達(dá)式 308
16.4.5　前綴表達(dá)式 310
16.4.6　圓括號表達(dá)式 311
16.4.7　函數(shù)調(diào)用表達(dá)式 312
16.4.8　表達(dá)式優(yōu)化 313
16.5　測試本章代碼 315
16.6　本章小結(jié) 316
第17章　代碼生成 317
17.1　定義funcInfo結(jié)構(gòu)體 317
17.1.1　常量表 318
17.1.2　寄存器分配 319
17.1.3　局部變量表 320
17.1.4　Break表 323
17.1.5　Upvalue表 324
17.1.6　字節(jié)碼 325
17.1.7　其他信息 327
17.2　編譯塊 327
17.3　編譯語句 329
17.3.1　簡單語句 330
17.3.2　while和repeat語句 331
17.3.3　if語句 333
17.3.4　for循環(huán)語句 334
17.3.5　局部變量聲明語句 335
17.3.6　賦值語句 337
17.4　編譯表達(dá)式 339
17.4.1　函數(shù)定義表達(dá)式 340
17.4.2　表構(gòu)造表達(dá)式 341
17.4.3　運(yùn)算符表達(dá)式 343
17.4.4　名字和表訪問表達(dá)式 345
17.4.5　函數(shù)調(diào)用表達(dá)式 346
17.5　生成函數(shù)原型 347
17.6　使用編譯器 349
17.7　測試本章代碼 350
17.8　本章小結(jié) 350
第四部分　Lua標(biāo)準(zhǔn)庫
第18章　輔助API和基礎(chǔ)庫 353
18.1　Lua標(biāo)準(zhǔn)庫介紹 353
18.2　輔助API 355
18.2.1　增強(qiáng)版方法 357
18.2.2　加載方法 358
18.2.3　參數(shù)檢查方法 359
18.2.4　標(biāo)準(zhǔn)庫開啟方法 360
18.3　基礎(chǔ)庫 361
18.3.1　基礎(chǔ)庫介紹 362
18.3.2　基礎(chǔ)庫實(shí)現(xiàn) 362
18.4　測試本章代碼 365
18.5　本章小結(jié) 366
第19章　工具庫 367
19.1　數(shù)學(xué)庫 367
19.2　表庫 369
19.3　字符串庫 372
19.4　UTF-8庫 374
19.5　OS庫 376
19.6　本章小結(jié) 379
第20章　包和模塊 381
20.1　包和模塊介紹 381
20.2　實(shí)現(xiàn)包庫 386
20.3　測試本章代碼 391
20.4　本章小結(jié) 392
第21章　協(xié)程 393
21.1　協(xié)程介紹 393
21.2　協(xié)程API 396
21.2.1　支持線程類型 396
21.2.2　支持協(xié)程操作 398
21.3　實(shí)現(xiàn)協(xié)程庫 400
21.4　測試本章代碼 403
21.5　本章小結(jié) 404
附錄A　Lua虛擬機(jī)指令集 405
附錄B　Lua語法EBNF描述 407
后記 409