索Lua5.2內部實現:虛擬機指令(3) Upvalues​​ & Globals

在編譯期，如果要訪問變量a時，會依照以下的順序決定變量a的類型：

1. a是當前函數的local變量
2. a是外層函數的local變量，那麼a是當前函數的upvalue
3. a是全局變量

local變量本身就存在於當前的register中，所有的指令都可以直接使用它的id來訪問。而對於upvalue，lua則有專門的指令負責獲取和設置。

全局變量在lua5.1中也是使用專門的指令，而5.2對這一點做了改變。Lua5.2種沒有專門針對全局變量的指令，而是把全局表放到最外層函數的名字為"_ENV"的upvalue中。對於全局變量a，相當於編譯期幫你改成了_ENV.a來進行訪問。

name	args	desc
OP_GETUPVAL	ABC	R(A) := UpValue[B]
OP_SETUPVAL	AB	UpValue[B] := R(A)
OP_GETTABUP	ABC	R(A) := UpValue[B][RK(C)]
OP_SETTABUP	ABC	UpValue[A][RK(B)] := RK(C)

GETUPVAL將B為索引的upvalue的值裝載到A寄存器中。SETUPVAL將A寄存器的值保存到B為索引的upvalue中。

GETTABUP將B為索引的upvalue當作一個table，並將C做為索引的寄存器或者常量當作key獲取的值放入寄存器A。SETTABUP將A為索引的upvalue當作一個table，將C寄存器或者常量的值以B寄存器或常量為key，存入table。

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1. local u = 0;  
2. function f()   
3.     local l;  
4.     u = 1;   
5.     l = u;  
6.     g = 1;  
7.     l = g;  
8. end  

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1. main <test.lua:0,0> (4 instructions at 0x80048eb0)  
2. 0+ params, 2 slots, 1 upvalue, 1 local, 2 constants, 1 function  
3.     1 [1] LOADK 0 -1 ; 0  
4.     2 [8] CLOSURE 1 0 ; 0x80049140  
5.     3 [2] SETTABUP 0 -2 1 ; _ENV "f"  
6.     4 [8] RETURN 0 1  
7. constants (2) for 0x80048eb0:  
8.     1 0  
9.     2 "f"  
10. locals (1) for 0x80048eb0:  
11.     0 u 2 5  
12. upvalues​​ (1) for 0x80048eb0:  
13.     0 _ENV 1 0  
14.   
15. function <test.lua:2,8> (7 instructions at 0x80049140)  
16. 0 params, 2 slots, 2 upvalues​​, 1 local, 2 constants, 0 functions  
17.     1 [3] LOADNIL 0 0  
18.     2 [4] LOADK 1 -1 ; 1  
19.     3 [4] SETUPVAL 1 0 ; u  
20.     4 [5] GETUPVAL 0 0 ; u  
21.     5 [6] SETTABUP 1 -2 -1 ; _ENV "g" 1  
22.     6 [7] GETTABUP 0 1 -2 ; _ENV "g"  
23.     7 [8] RETURN 0 1  
24. constants (2) for 0x80049140:  
25.     1 1  
26.     2 "g"  
27. locals (1) for 0x80049140:  
28.     0 l 2 8  
29. upvalues​​ (2) for 0x80049140:  
30.     0 u 1 0  
31.     1 _ENV 0 0    

上面的代碼片段生成一個主函數和一個內嵌函數。根據前面說到的變量規則，在內嵌函數中，l是local變量，u是upvalue，g由於既不是local變量，也不是upvalue，當作全局變量處理。我們先來看內嵌函數，生成的指令從17行開始。

第17行的LOADNIL前面已經講過，為local變量賦值。下面的LOADK和SETUPVAL組合，完成了u = 1。因為1是一個常量，存在於常量表中，而lua沒有常量與upvalue的直接操作指令，所以需要先把常量1裝在到臨時寄存器1種，然後將寄存器1的值賦給upvalue 0，也就是u。第20行的GETUPVAL將upvalue u賦給local變量l。第21行開始的SETTABUP和GETTABUP就是前面提到的對全局變量的處理了。g=1被轉化為_ENV.g=1。_ENV是系統預先設置在主函數中的upvalue，所以對於全局變量g的訪問被轉化成對upvalue[_ENV][g]的訪問。SETTABUP將upvalue 1(_ENV代表的upvalue)作為一個table，將常量表2（常量"g"）作為key的值設置為常量表1（常量1）；GETTABUP則是將upvalue 1作為table，將常量表2為key的值賦給寄存器0（local l）。