LuaJit源码结构梳理

一、LuaJit工作原理

LuaJit是lua语言的虚拟机,用来运行lua代码,同java虚拟机JVM运行java一样,有两种执行模式,解释模式和即时编译模式。

解释模式:
lua source 解析生成byte code,然后同一般解释器一样把byte code一个一个的进行解析执行。但是有同一般解释器不一样的地方,LuaJit的作者搞了个叫DynASM的工具,通过DynASM预处理可以把汇编指令变成可执行的二进制码,所以解释模式解释执行byte code的逻辑是用汇编写的,如下:

|//符合DynASM语法的目标机器汇编
|.macro branch_RD
|  srl TMP0, RD, 1
|  lui AT, (-(BCBIAS_J*4 >> 16) & 65535)
|  addu TMP0, TMP0, AT
|  daddu PC, PC, TMP0 
|.endmacro

即时编译模式:
即时编译模式就是在解释执行的基础上添加了即时编译功能。在解释执行的过程中,会对byte code的执行路径进行计数,如果某一段byte code被反复执行(循环,函数调用),且执行的次数达到了一定的数值,就会触发jit模式。首先会将byte code执行路径(并不是所有byte code)上的代码转成luaJit的IR,然后对IR做中间代码优化,最后将优化完的IR转换成对应的目标machine code,再执行machine code

在这里插入图片描述

二、源码代码结构

1、luaJit使用到的一些内嵌库,如基础库、math库、IO库等。

lib_aux.c
lib_base.c
lib_bit.c
lib_buffer.c
lib_debug.c
lib_ffi.c
lib_init.c
lib_io.c
lib_jit.c
lib_math.c
lib_os.c
lib_package.c
lib_string.c
lib_table.c

2、一些公开的Lua/C API的具体实现

lj_api.c

3、定义了目标架构和OS的选择

lj_arch.h

4、IR汇编器,IR到各种目标机器码的映射(SSA IR -> machine code)

lj_asm.c
lj_asm.h
lj_asm_arm.h
lj_asm_arm64.h
lj_asm_loongarch64.h
lj_asm_mips.h
lj_asm_ppc.h
lj_asm_x86.h

5、Bytecode相关的一些定义和操作,定义bc指令格式,bc的dump、read以及write操作

lj_bc.c
lj_bc.h
lj_bcdump.h
lj_bcread.c
lj_bcwrite.c

6、各个目标架构的指令编辑

lj_dispatch.c
lj_dispatch.h
lj_emit_arm.h
lj_emit_arm64.h
lj_emit_loongarch64.h
lj_emit_mips.h
lj_emit_ppc.h
lj_emit_x86.h

7、GC,luaJit实现的实现的是一个标记清楚收集器

lj_gc.c

8、定义了SSA IR的格式、各种操作以及IR优化

lj_ir.c
lj_ir.h
lj_ircall.h

对SSA IR各种优化
lj_iropt.h
lj_opt_dce.c 死代码消除
lj_opt_fold.c
lj_opt_loop.c 循环优化,代码外提
lj_opt_mem.c 内存访问优化
lj_opt_narrow.c
lj_opt_sink.c
lj_opt_split.c

9、JIT编译器的一些通用定义

lj_jit.h

10、Lexical analyzer词法分析器

lj_lex.c
lj_lex.h

11、Lua parser,解析lua程序的source生成bytecode,作为jit执行的输入(source code -> bytecode)

lj_parse.c
lj_parse.h

12、C declaration parser

lj_cparse.c
lj_cparse.h

13、Machine code管理

lj_mcode.c
lj_mcode.h

14、Load Lua source code and bytecode,and dump bytecode

lj_load.c

15、Trace记录器(bytecode -> SSA IR)

lj_record.c
lj_record.h

Trace管理器,和编译错误信息的封装、处理
lj_trace.c
lj_trace.h
lj_traceerr.h

16、目标机器CPU的相关定义

lj_target.h
lj_target_arm.h
lj_target_arm64.h
lj_target_loongarch64.h //龙芯LA指令架构,也是我们移植的架构
lj_target_mips.h
lj_target_ppc.h
lj_target_x86.h

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