LUA源码分析四:通过luaL_dofile分析IO载入流程和内部函数调用结构

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Lua 数据结构 C C++C#

版本整理日期：2011/3/31

本篇主要说明两个点：

1. 载入的IO流程，

2. lua内部调用函数流程

两个核心的函数

int luaD_pcall (lua_State *L, Pfunc func, void *u,
                ptrdiff_t old_top, ptrdiff_t ef)
                
int luaD_rawrunprotected (lua_State *L, Pfunc f, void *ud) {
  LUAI_TRY(L, &lj,
    (*f)(L, ud);
  );
}

//先分析luaL_loadfile(L,fn),实际调用两个函数
#define luaL_dofile(L, fn) \
	(luaL_loadfile(L, fn) || lua_pcall(L, 0, LUA_MULTRET, 0))

在luaL_loadfile里，主要是几个结构体的传递初始化，因此一些语法上的逻辑将抛开，主要看结构体之间的IO组织和传递。

luaL_loadfile  //获取输入IO
            ->getF(lua_Reader), LoadF)   //表示传递这两个参数给下个调用的函数
Lua_load       //构建ZIO
            ->ZIO(getF, LoadF)			 //填充一个IO结构
Lua_protectedparser   //上下文中保护Sparser资源
		    ->Sparser(ZIO, name(函数名),f_parser)   
luaD_pcall  //带p开头的，除了调用，还做了一些栈维护的清理工作
			->执行f_parser(Sparser)      //f_parser是个剖析函数
luaD_rawrunprotected   //公共的底层调用函数,这里调用f_parser
f_parser
            ->Sparser->ZIO->getF(LoadF)  //调用ZIO结构体，得到数据

整个过程就是

填充IO来源->调用->调用IO->解析读到的内容

如果有其他解析的需求，整个结构上只要修改ZIO的函数指针，和一些跳转的判断。来看具体代码实现

LUALIB_API int luaL_loadfile (lua_State *L, const char *filename) {
    //…
	//打开filename文件路径,存放到lf里
	LoadF lf;
	status = lua_load(L, getF, &lf, lua_tostring(L, -1));
}

关注LoadF这个结构

typedef struct LoadF {
  int extraline;   //扩展的命令参数，略过
  FILE *f;         //打开文件指针
  char buff[LUAL_BUFFERSIZE];  //读取的缓存
} LoadF;

往下走lua_load(L, getF, &lf, lua_tostring(L, -1));

getF:根据LoadF结构调用fread函数

lua_tostring(L, -1):取到”LuaTest.lua”

LUA_API int lua_load (lua_State *L, lua_Reader reader, void *data,
                      const char *chunkname) {
  ZIO z;
  int status;
  lua_lock(L);
  if (!chunkname) chunkname = "?";
  luaZ_init(L, &z, reader, data);
  status = luaD_protectedparser(L, &z, chunkname);
  lua_unlock(L);
  return status;
}

又是一个ZIO结构体，并且将reader,data都格式化到里面,

struct Zio {
  size_t n;			/* bytes still unread */
  const char *p;		/* current position in buffer */
  //存储的是reader函数，也就是读文件
  lua_Reader reader;
  //存储的是LoadF结构体
  void* data;			/* additional data */
  lua_State *L;			/* Lua state (for reader) */
};

往下走luaD_protectedparser(L, &z, chunkname);

int luaD_protectedparser (lua_State *L, ZIO *z, const char *name) {
	/*
	struct SParser {  /* data to `f_parser' */
	  ZIO *z;
	  Mbuffer buff;  /* buffer to be used by the scanner */
		/*
		typedef struct Mbuffer {
	  	char *buffer;
	  	size_t n;
	  	size_t buffsize;
		} Mbuffer;
		*/
	  //存放的是“LuaTest.lua”
	  const char *name;
	};
	*/
  struct SParser p;
  int status;
  p.z = z; p.name = name;
  luaZ_initbuffer(L, &p.buff);
  status = luaD_pcall(L, f_parser, &p, savestack(L, L->top), L->errfunc);           
  luaZ_freebuffer(L, &p.buff);
  return status;
}

f_parser函数如下

static void f_parser (lua_State *L, void *ud) {
  int i;
  //Proto结构比较复杂，先略过
  Proto *tf;
  //
  Closure *cl;
  struct SParser *p = cast(struct SParser *, ud);
  int c = luaZ_lookahead(p->z);
  luaC_checkGC(L);
  //按这里的调试是调用luaY_parser
  tf = ((c == LUA_SIGNATURE[0]) ? luaU_undump : luaY_parser)(L, p->z,
                                                             &p->buff, p->name);
  cl = luaF_newLclosure(L, tf->nups, hvalue(gt(L)));
  cl->l.p = tf;
  for (i = 0; i < tf->nups; i++)  /* initialize eventual upvalues */
    cl->l.upvals[i] = luaF_newupval(L);
  setclvalue(L, L->top, cl);
  incr_top(L);
}

int luaD_pcall (lua_State *L, Pfunc func, void *u,
                ptrdiff_t old_top, ptrdiff_t ef) {
  int status;
  unsigned short oldnCcalls = L->nCcalls;
  ptrdiff_t old_ci = saveci(L, L->ci);
  lu_byte old_allowhooks = L->allowhook;
  ptrdiff_t old_errfunc = L->errfunc;
  L->errfunc = ef;
  /*
	func也就是f_parser
	u也就是Sparser
    luaD_rawrunprotected具体怎么执行先不关心，只知道会执行f_parser,并且参数是u
  */  
  status = luaD_rawrunprotected(L, func, u);
  if (status != 0) {  /* an error occurred? */
	//恢复栈，略过
  }
  L->errfunc = old_errfunc;
  return status;
}

跟踪f_parser

static void f_parser (lua_State *L, void *ud) {
  int i;
  Proto *tf;
  Closure *cl;
  struct SParser *p = cast(struct SParser *, ud);
  /*
核心会调用buff = z->reader(L, z->data, &size);
然后设置ZIO结构的 p和n
返回p的头一个字节，似乎判断是否预编译后的文件.
这里先调用luaY_parser,
这段函数代码就不具体贴了，做的工作大体是语法解析，构建函数等等
  */
  int c = luaZ_lookahead(p->z);
  luaC_checkGC(L);
  tf = ((c == LUA_SIGNATURE[0]) ? luaU_undump : luaY_parser)(L, p->z,
                                                             &p->buff, p->name);
  cl = luaF_newLclosure(L, tf->nups, hvalue(gt(L)));
  cl->l.p = tf;
  for (i = 0; i < tf->nups; i++)  /* initialize eventual upvalues */
    cl->l.upvals[i] = luaF_newupval(L);
  setclvalue(L, L->top, cl);
  incr_top(L);
}

接下来分析从lua文件中执行函数。如下代码为例

t={}

table.insert(t,100,13)

在ltablib.c中tinsert下断点，然后观察堆栈

LuaSrc.exe!tinsert(lua_State * L=0x00398c28) 行91 C

LuaSrc.exe!luaD_precall(lua_State * L=0x00398c28, lua_TValue * func=0x003950b8, int nresults=0) 行319 + 0x16 字节 C

LuaSrc.exe!luaV_execute(lua_State * L=0x00398c28, int nexeccalls=1) 行587 + 0x14 字节 C

LuaSrc.exe!luaD_call(lua_State * L=0x00398c28, lua_TValue * func=0x003950a8, int nResults=-1) 行377 + 0xb 字节 C

LuaSrc.exe!f_call(lua_State * L=0x00398c28, void * ud=0x0012fe68) 行800 + 0x16 字节 C

LuaSrc.exe!luaD_rawrunprotected(lua_State * L=0x00398c28, void (lua_State *, void *)* f=0x00420020, void * ud=0x0012fe68) 行118 + 0x1f 字节 C

LuaSrc.exe!luaD_pcall(lua_State * L=0x00398c28, void (lua_State *, void *)* func=0x00420020, void * u=0x0012fe68, int old_top=16, int ef=0) 行463 + 0x11 字节 C

> LuaSrc.exe!lua_pcall(lua_State * L=0x00398c28, int nargs=0, int nresults=-1, int errfunc=0) 行821 + 0x20 字节 C

LuaSrc.exe!wmain(int argc=1, wchar_t * * argv=0x00393250) 行55 + 0x29 字节 C++

LuaSrc.exe!__tmainCRTStartup() 行583 + 0x19 字节 C

LuaSrc.exe!wmainCRTStartup() 行403 C

主要把LUA里调用函数的一个规律总结出来(无关代码先剔除)

LUA_API int lua_pcall (lua_State *L, int nargs, int nresults, int errfunc) {
  /*
	struct CallS {  /* data to `f_call' */
 	 StkId func;
  	int nresults;
	};
  */
  struct CallS c;
  //…其他代码省略
  //取到要调用的函数体
  c.func = L->top - (nargs+1);  /* function to be called */
  c.nresults = nresults;
  /*
    对ud的一个调用
	static void f_call (lua_State *L, void *ud) {
 	 struct CallS *c = cast(struct CallS *, ud);
  	 luaD_call(L, c->func, c->nresults);
	}
  */
  status = luaD_pcall(L, f_call, &c, savestack(L, c.func), func);
  return status;
}

往下走luaD_pcall

int luaD_pcall (lua_State *L, Pfunc func, void *u,
                ptrdiff_t old_top, ptrdiff_t ef) {
  //pcall,主要工作是一些堆栈保护，然后调用luaD_rawrunprotected
  status = luaD_rawrunprotected(L, func, u);
  return status;
}

往下走luaD_rawrunprotected

int luaD_rawrunprotected (lua_State *L, Pfunc f, void *ud) {
  //先设置一些异常的跳转点，然后调用
  LUAI_TRY(L, &lj,
    (*f)(L, ud);
  );
  return lj.status;
}

然后就是调用f_call,f_call又调用luaD->pcall,接着走luaD->pcall

void luaD_call (lua_State *L, StkId func, int nResults) {
  // luaD_precall做了什么先不关心，走luaV_execute
  if (luaD_precall(L, func, nResults) == PCRLUA)  /* is a Lua function? */
    luaV_execute(L, 1);  /* call it */
}

luaV_execute是很根据虚拟机字节码跳转的函数

void luaV_execute (lua_State *L, int nexeccalls) {
const Instruction *pc;
//`savedpc' of current function
pc = L->savedpc;
const Instruction i = *pc++;
StkId ra;
//取出调用的函数
ra = RA(i);
      case OP_CALL: {
        int b = GETARG_B(i);
        int nresults = GETARG_C(i) - 1;
        if (b != 0) L->top = ra+b;  /* else previous instruction set top */
        L->savedpc = pc;
        //终于快到头了
        switch (luaD_precall(L, ra, nresults)) {
        }
      }
}

往下走luaD_precall

int luaD_precall (lua_State *L, StkId func, int nresults) {
LClosure *cl;
// #define clvalue(o)	check_exp(ttisfunction(o), &(o)->value.gc->cl)
cl = &clvalue(func)->l;
/*
  #define clvalue(o)	check_exp(ttisfunction(o), &(o)->value.gc->cl)
  #define curr_func(L)	(clvalue(L->ci->func))

*/
n = (*curr_func(L)->c.f)(L);  /* do the actual call */ 
}

接着调用到最终函数tinsert (lua_State *L)

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2011-03-31 21:11
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