探索Lua5.2內部實現:虛擬機指令(7) 關係和邏輯指令

原文

name	args	desc
OP_JMP	A sBx	pc+=sBx; if (A) close all upvalues​​ >= R(A) + 1

JMP執行一個跳轉，sBx表示跳轉的偏移位置，被加到當前指向下一指令的指令指針上。如果sBx為0，表示沒有任何跳轉；1表示跳過下一個指令；-1表示重新執行當前指令。如果A>0，表示需要關閉所有從寄存器A+1開始的所有local變量。實際執行的關閉操作只對upvalue有效。

JMP最直接的使用就是對應lua5.2新加入的goto語句：

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1. ::l::  
2. goto l;  

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1. 1 [1] JMP 0 -1 ; to 1  
2. 2 [2] RETURN 0 1  

這是一個無限循環。第一行JMP的sBx為-1，表示重新執行JMP。

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1. do  
2.     local a;  
3.     function f() ​​a = 1 end  
4. end  

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1. main <test.lua:0,0> (5 instructions at 0x80048eb0)  
2. 0+ params, 2 slots, 1 upvalue, 1 local, 1 constant, 1 function  
3.         1 [2] LOADNIL 0 0  
4.         2 [3] CLOSURE 1 0 ; 0x80049128  
5.         3 [3] SETTABUP 0 -1 1 ; _ENV "f"  
6.         4 [3] JMP 1 0 ; to 5  
7.         5 [4] RETURN 0 1  
8. constants (1) for 0x80048eb0:  
9.         1 "f"  
10. locals (1) for 0x80048eb0:  
11.         0 a 2 5  
12. upvalues​​ (1) for 0x80048eb0:  
13.         0 _ENV 1 0  
14.   
15. function <test.lua:3,3> (3 instructions at 0x80049128)  
16. 0 params, 2 slots, 1 upvalue, 0 locals, 1 constant, 0 functions  
17.         1 [3] LOADK 0 -1 ; 1  
18.         2 [3] SETUPVAL 0 0 ; a  
19.         3 [3] RETURN 0 1  
20. constants (1) for 0x80049128:  
21.         1 1  
22. locals (0) for 0x80049128:  
23. upvalues​​ (1) for 0x80049128:  
24.         0 a 1 0  

上面的代碼在do block中創建了一個局部變量a，並且a作為upvalue在函數f中被引用到。到退出do block是，a會退出他的有效域，並且關閉他對應的upvalue。Lua5.2中去除了以前專門處理關閉upvalue的指令CLOSE，而把這個功能加入到了JMP中。所以，生成的指令第四行的JMP在這裡沒有執行跳轉，而只是為了關閉a的upvalue。

JMP其他的功能就是配合邏輯和關係指令（統稱為test指令），實現程序的條件跳轉。每個test輯指令與JMP搭配，都會將接下來生成的指令分為兩個集合，滿足條件的為true集合，否則為false集合。當test條件滿足時，指令指針回+1，跳過後面緊跟的JMP指令，然後繼續執行。當test條件不滿足時，則繼續執行，也就到了JMP，然後跳轉到分支代碼。

name	args	desc
OP_EQ	ABC	if ((RK(B) == RK(C)) ~= A) then pc++
OP_LT	ABC	if ((RK(B) < RK(C)) ~= A) then pc++
OP_LE	ABC	if ((RK(B) <= RK(C)) ~= A) then pc++

關係指令對RK(B)和RK(C)進行比較，然後將比較結果與A指定的boolean值進行比較，來決定最終的boolean值。A在這里為每個關係指令提供了兩種比較目標，滿足和不滿足。比如OP_LT何以用來實現“<”和“>”。

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1. local a,b,c;  
2. a = b < c;  

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1. 1 [1] LOADNIL 0 2  
2. 2 [2] LT 1 1 2  
3. 3 [2] JMP 0 1 ; to 5  
4. 4 [2] LOADBOOL 0 0 1  
5. 5 [2] LOADBOOL 0 1 0  
6. 6 [2] RETURN 0 1  

第二行的LT對寄存器1和2進行LT比較，如果結果為true，則繼續執行後面的JMP，跳轉到第五行的LOADBOOL，將寄存器0賦值為true；如果結果為false，則跳過後面的JMP，執行第四行的LOADBOOL，將寄存器0賦值為false。我們前面講過關於LOADBOOL，第四行執行後會跳過第五行的賦值。

name	args	desc
OP_TEST	AC	if not (R(A) <=> C) then pc++
OP_TESTSET	ABC	if (R(B) <=> C) then R(A) := R(B) else pc++

邏輯指令用於實現and和or邏輯運算符，或者在條件語句中判斷一個寄存器。TESTSET將寄存器B轉化成一個​​boolean值，然後與C進行比較。如果不相等，跳過後面的JMP指令。否則將寄存器B的值賦給寄存器A，然後繼續執行。TEST是TESTSET的簡化版，不需要賦值操作。

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1. local a,b,c;  
2. a = b and c;  

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1. 1 [1] LOADNIL 0 2  
2. 2 [2] TESTSET 0 1 0  
3. 3 [2] JMP 0 1 ; to 5  
4. 4 [2] MOVE 0 2  
5. 5 [2] RETURN 0 1  

第二行的TESTSET將寄存器1的值與false比較。如果不成立，跳過JMP，執行第四行的MOVE，將寄存器2的值賦給寄存器0。否則，將寄存器1的值賦給寄存器0；然後執行後面的JMP。

上面的代碼等價於

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1. if b then  
2.  a = c  
3. else  
4.  a = b  
5. end