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codedump 著

图书标签:

• Lua
• 编程语言
• 编译器
• 虚拟机
• 设计模式
• 数据结构
• 算法
• 嵌入式开发
• 游戏开发
• 脚本语言

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115465375

版次：01

商品编码：12172435

包装：平装

丛书名： 图灵原创

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

页数：186

正文语种：中文

编辑推荐

　　一本揭示Lua实现原理的图书　　经典的纯C语言项目分析　　一线开发人员倾力打造　　Lua是一种可嵌入、轻量、快速、功能强大的脚本语言，使用较为广泛，主要用在游戏领域。另外，基于Nginx的OpenResty也是使用Lua来编写脚本的，很多服务器（如Redis）也支持使用Lua来编写脚本。　　作为一门诞生已经超过20年的语言，它在设计上是非常克制的。以Lua5.1.4版本来说，其解释器加上周边的库函数等也就不过一万多行的代码量，而如果再进行精简，只需要吃透核心的几千行代码就可以了。　　另外，作为一门以纯C代码编写的项目，Lua代码优美、结构组织紧凑，是教科书般经典的C语言项目。　　本书讨论了Lua的设计原理，首先讲解了数据结构、字符串以及表类型的实现原理，接着讨论了虚拟机的实现，讨论了垃圾回收、模块实现、热更新、协程等的实现原理。　　本书适用于以下读者：　　●希望能够进一步了解Lua内部实现原理的用户；　　●对程序语言设计感兴趣的读者。

内容简介

　　本书基于Lua 5.1.4版本讨论了Lua语言的设计原理，全书共分三部分：前部分讲解数据结构（如通用数据是如何表示的）、字符串以及表类型的实现原理；中间部分是本书重要的部分，主要讨论了虚拟机的实现；第三部分讨论了垃圾回收、模块实现、热更新、协程等的实现原理。

作者简介

　　网名codedump，长期从事互联网后端服务开发工作。曾经在网易等公司从事游戏服务器后台开发，在网络游戏开发工作期间接触到使用C++编写服务核心引擎和使用Lua脚本编写游戏逻辑的技术组合后，对Lua产生了浓厚的兴趣，遂开始研究其实现原理，陆续公布于网络。个人博客：www.codedump.info。

目录

第1章　概述 1
1．1　前世今生 1
1．2　源码组织 5
1．3　Lua虚拟机工作流程 6
第一部分　基础数据类型
第2章　Lua中的数据类型 10
2．1　C语言中实现通用数据结构的一般做法 10
2．2　Lua通用数据结构的实现 11
第3章　字符串 16
3．1　概述 16
3．2　字符串实现 18
第4章　表 24
4．1　数据结构 24
4．2　操作算法 26
4．2．1　查找 26
4．2．2　新增元素 27
4．2．3　迭代 33
4．2．4　取长度操作 33
第二部分　虚拟机
第5章　Lua虚拟机 36
5．1　Lua执行过程概述 36
5．2　数据结构与栈 43
5．3　指令的解析 46
5．4　指令格式 47
5．5　指令的执行 53
5．6　调试工具 55
5．6．1　GDB调试 55
5．6．2　使用ChunkSpy 57
第6章　指令的解析与执行 61
6．1　Lua词法 61
6．2　赋值类指令 64
6．2．1　局部变量 64
6．2．2　全局变量 70
6．3　表相关的操作指令 72
6．3．1　创建表 72
6．3．2　查询表 78
6．3．3　元表的实现原理 79
6．4　函数相关的操作指令 84
6．4．1　相关数据结构 85
6．4．2　函数的定义 90
6．4．3　函数的调用与返回值的处理 94
6．4．4　调用成员函数 99
6．4．5　UpValue与闭包 100
6．5　数值计算类指令 105
6．6　关系逻辑类指令 107
6．6．1　相关指令 108
6．6．2　理论基础 108
6．6．3　相关数据结构及函数 111
6．6．4　关系类指令 114
6．6．5　逻辑类指令 117
6．7　循环类指令 121
6．7．1　理论基础 122
6．7．2　for循环指令 122
6．7．3　其他循环 129
第三部分　独立功能的实现
第7章　GC算法 132
7．1　原理 132
7．2　数据结构 135
7．3　具体流程 138
7．3．1　新创建对象 138
7．3．2　初始化阶段 140
7．3．3　扫描标记阶段 142
7．3．4　回收阶段 147
7．3．5　结束阶段 148
7．4　进度控制 150
第8章　环境与模块 152
8．1　环境相关的变量 152
8．2　模块 157
8．2．1　模块的加载 157
8．2．2　模块的编写 159
8．2．3　模块的热更新原理 161
第9章　调试器工作原理 163
9．1　钩子功能 163
9．2　得到当前程序信息 164
9．3　打印变量 165
9．4　查看文件内容 166
9．5　断点的添加 166
9．6　查看当前堆栈信息 167
9．7　step和next指令的实现 167
第10章　异常处理 169
10．1　原理 169
10．2　Lua实现 170
第11章　协程 175
11．1　概念 175
11．2　相关的API 177
11．3　实现 180
11．4　对称协程和非对称协程 184
附录A　参考资料 187

《Lua设计与实现》 编程世界的隐秘力量：一次对Lua语言核心机制的深度探索 在纷繁复杂的编程语言版图中，Lua以其精巧的设计、极高的灵活性和令人印象深刻的性能，悄然占据着一席之地。它并非那种时下流行、动辄数千行代码的“大而全”的语言，相反，Lua的魅力在于其极简的核心，却能支撑起庞大而复杂的功能。这本《Lua设计与实现》并非对Lua语言本身进行简单的语法讲解，而是深入其内部，探究其得以运行的精妙机制，剖析其核心设计理念，以及如何将其强大的能力转化为实际应用。 这本书的读者群体，将是那些对编程语言底层原理充满好奇，渴望理解“为什么”的开发者。无论你是已经在使用Lua进行游戏开发、嵌入式系统编程，还是在Web后端、科学计算领域接触过它，亦或是仅仅对语言设计的艺术感到着迷，这本书都将为你打开一扇通往Lua心脏地带的大门。我们将一同穿越Lua的抽象层，去理解那些构成了它独特个性的构造块。 第一部分：Lua的基石——虚拟机与数据结构 任何一门编程语言的生命力，都离不开其赖以生存的运行环境。对于Lua而言，Lua虚拟机（Lua VM）便是它运转的命脉。本书将首先构建起我们对Lua虚拟机的宏观认知。我们不会停留在“它是一个栈式虚拟机”这样的泛泛之谈，而是会深入探究其指令集的设计哲学，理解那些看似简单的操作码是如何组合，从而实现复杂的控制流和数据处理。栈操作、跳转指令、函数调用与返回，这些构成虚拟机核心的元素，都将在本书的细致梳理下展现出它们的设计巧思。 紧随其后，我们将目光聚焦在Lua至关重要的数据结构上。Lua的强大之处，很大程度上源于其灵活且高效的数据模型。其中，表（table）无疑是Lua的明星。我们将深入剖析Lua表的内部实现：它如何巧妙地结合了数组和哈希表的特性，如何处理不同类型键值对的存储，以及其内存管理的策略。理解表的内部运作，意味着掌握了Lua在处理数据时的关键。此外，字符串、函数、用户数据等Lua的基本数据类型，它们的表示方式、存储机制以及在内存中的管理，都将成为我们探究的重点。理解这些基本数据单元如何被高效地组织和操作，是理解Lua整体性能和灵活性的基础。 第二部分：Lua的核心机制——函数、闭包与垃圾回收 函数是编程的灵魂，而Lua的函数，尤其是其对闭包的独特支持，是其成为一门强大脚本语言的关键。本书将详细阐述Lua函数的内部表示，包括其代码、环境、以及与捕获变量的关联。我们将深入理解闭包是如何被Lua实现的，为什么Lua的闭包如此强大且易于使用，以及它们在编写模块化、状态化代码中的重要作用。通过具体的例子，我们将揭示闭包如何突破作用域的限制，为程序带来更高级别的抽象和灵活性。 当然，任何拥有动态内存分配的语言，都无法回避垃圾回收（Garbage Collection, GC）这个话题。Lua的垃圾回收机制，以其高效和低延迟著称，是支撑其在各种资源受限环境下依然表现出色的重要原因。本书将深入讲解Lua的垃圾回收算法。我们将探讨其采用的增量标记-清扫（Incremental Mark-and-Sweep）算法，理解其标记阶段和清扫阶段的运作流程，以及如何通过增量的方式来最小化GC对程序执行造成的中断。此外，我们还将分析GC的参数调整，以及如何通过一些编程技巧来优化Lua程序的内存使用，从而与GC机制协同工作，实现更好的性能。 第三部分：Lua的扩展与集成——C API与元编程 Lua的强大，不仅在于其自身的能力，更在于其卓越的扩展性和与C/C++等底层语言无缝集成的能力。Lua的C API，是其成为一门“粘合剂”语言的基石。本书将详细讲解Lua C API的使用。我们将学习如何从C语言中调用Lua函数，如何将C函数暴露给Lua环境，如何进行数据类型的转换和传递，以及如何利用Lua堆栈（Lua Stack）来进行高效的通信。通过对C API的深入理解，开发者可以轻松地将Lua嵌入到现有的C/C++应用程序中，为应用程序提供脚本化的能力，或者将性能敏感的部分用C/C++实现，再通过Lua来调用，达到性能和开发效率的双重优化。 除了与C语言的紧密集成，Lua的元编程（Metaprogramming）能力也是其一大亮点。元编程允许程序在运行时检查、修改甚至生成代码。Lua的元表（metatable）机制，为实现元编程提供了强大的支持。本书将深入剖析元表的概念，包括__index, __newindex, __call, __add, __sub 等等各种元方法。我们将学习如何利用元表来实现自定义的数据结构、运算符重载、对象导向编程范式，甚至是在运行时动态地改变表的行为。通过对元编程的精通，开发者能够编写出更加简洁、强大且富有表现力的Lua代码，实现一些传统编程语言难以企及的抽象。 第四部分：Lua的实践与未来 在掌握了Lua的底层机制之后，本书将引导读者将其知识付诸实践。我们将探讨Lua在不同领域的应用场景，例如在游戏开发中，Lua如何被广泛地用于逻辑控制、AI行为、UI脚本等；在嵌入式系统和网络设备中，Lua的轻量级特性如何使其成为理想的选择；在Web后端开发中，Lua作为服务器端脚本语言的可能性。 最后，我们将对Lua的未来发展进行展望。Lua语言的持续演进，新的特性和优化，以及其在开源社区的活跃度，都预示着Lua将继续在编程世界中扮演重要的角色。本书的宗旨，是让读者不仅能够“使用”Lua，更能“理解”Lua，从而能够更深入地发挥其潜力，应对更复杂的挑战，甚至是在Lua的基础上进行创新。 总结 《Lua设计与实现》是一次深入Lua语言心脏的旅程。它不是一本面向初学者的入门手册，而是一本为那些渴望理解语言本质，追求极致性能和灵活性的开发者量身打造的深度指南。通过对Lua虚拟机、数据结构、函数、闭包、垃圾回收、C API以及元编程等核心机制的细致剖析，本书将帮助读者建立起对Lua的系统性认知，从而能够更自信、更高效地驾驭这门精巧而强大的语言。这本书将让你明白，Lua为何如此特别，为何能够在众多编程语言中独树一帜，成为一种隐秘但强大的力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直是填补了我在 Lua 学习道路上的一个巨大空白。我之前接触 Lua，更多的是停留在语言特性的层面，知道怎么写，但总感觉知其然不知其所以然。这本书从“设计”和“实现”这两个角度出发，彻底颠覆了我之前对 Lua 的认知。它并没有枯燥地罗列 API，而是从 Lua 语言的设计哲学入手，探讨了为什么 Lua 会设计成这个样子，它所遵循的原则是什么。然后，它会深入到 C 语言层面，去解析 Lua 虚拟机的具体实现，讲解了字节码的生成、指令集的执行、内存的管理等等。这部分内容对于我这个 C 语言背景不是特别深厚的开发者来说，确实有些挑战，但作者的讲解非常清晰，配合着图示和代码示例，让我能够一步步跟上思路。特别是关于 Lua 对象的表示和内存布局的讲解，让我对 Lua 的高效和轻量有了更深刻的理解。阅读这本书的过程，就像是在给大脑做一次高强度的“健脑操”，虽然累，但却非常值得。我相信，通过这本书的学习，我不仅能更好地使用 Lua，还能从中汲取很多关于语言设计和实现的宝贵经验，应用到其他项目中。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我曾经对 Lua 的印象就是一个“小巧玲珑”、“易于嵌入”的脚本语言，但《Lua设计与实现》这本书，彻底刷新了我的认知。它让我看到了 Lua 在设计上的精妙和在实现上的高效。书中关于 Lua 虚拟机栈模型、字节码解释器以及内存管理部分的讲解，让我对 Lua 的运行机制有了前所未有的清晰认识。作者并没有回避那些可能令人望而却步的技术细节，而是用清晰易懂的语言，配合大量的图表和代码示例，将复杂的概念一一破解。我特别喜欢书中对“元表”这一 Lua 核心概念的深入剖析，它让我明白了 Lua 强大的扩展性和灵活性是如何实现的。通过对这些底层机制的理解，我能够更自信地在我的项目中使用 Lua，并且能够编写出更加高效、健壮的代码。这本书的阅读体验，是一种由浅入深、由表及里的探索过程，它不仅仅是教会我 Lua 的知识，更是培养了我一种深入探究编程语言底层实现的能力。

评分☆☆☆☆☆

拿到《Lua设计与实现》这本书，我的内心是既期待又忐忑的。期待是因为 Lua 语言本身在游戏开发、嵌入式系统等领域扮演着越来越重要的角色，而市面上专门深入讲解其设计思想和实现细节的中文书籍又相对稀少。忐忑，则是因为“设计与实现”这几个字，往往意味着着相当的深度和技术门槛，生怕自己难以完全消化。然而，当我翻开这本书，细细品读，这种忐忑很快就被一种豁然开朗的惊喜所取代。书中的很多概念，我之前在实际开发中虽然接触过，但总是模模糊糊，甚至是一些“靠感觉”在用。这本书就像一位经验丰富的向导，循序渐进地为我揭示了 Lua 底层运行的奥秘，从虚拟机的工作原理到垃圾回收机制，再到协程的实现，每一个章节都像是在为我打开一扇新的大门。我尤其对书中关于 Lua 状态机和元表的讲解印象深刻，这些内容对于理解 Lua 的灵活性和强大的可扩展性至关重要。虽然我还没有完全读完，但已经觉得收获满满，迫不及待地想要将这些知识运用到我的项目中，去尝试一些更复杂的设计和实现。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一次深入 Lua 内核的思维探索之旅，让我对这门语言有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深的 Lua 开发者，我一直在寻找能够真正提升我技术深度的书籍。市面上充斥着大量的 Lua 入门教程，但真正触及 Lua “设计与实现”核心的书籍却凤毛麟角。《Lua设计与实现》这本书，正是我苦苦寻觅的宝藏。它没有回避 Lua 核心的复杂性，而是选择了一种直面挑战的态度，将 Lua 的设计理念和底层实现原理娓娓道来。书中对 Lua 虚拟机架构的剖析，对于理解 Lua 的性能瓶颈和优化方向有着至关重要的指导意义。我尤其欣赏作者在解释内存管理和垃圾回收机制时所采用的类比和图示，这些都极大地降低了理解难度，使得原本晦涩的概念变得生动易懂。协程部分更是写得精彩绝伦，它不仅仅是介绍了协程的使用，更是深入探讨了其调度机制和状态保存的细节，这对于编写高性能的并发程序有着直接的指导作用。阅读这本书，我仿佛置身于 Lua 核心团队的研发会议之中，能够近距离地感受到这门语言的设计智慧。这本书不仅仅是一本技术书籍，它更是一种对 Lua 深度探索的邀请，让我对这门语言产生了前所未有的敬畏之情。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，要真正掌握一门编程语言，仅仅停留在语法层面是远远不够的。我需要理解它的“骨骼”和“血液”，也就是它的设计哲学和实现细节。《Lua设计与实现》这本书，恰恰满足了我这个需求。它并非简单地讲解 Lua 的语法规则，而是从语言的宏观设计出发，探讨了 Lua 为什么会选择这样的语法结构，为什么会有特定的语言特性。然后，它会像解剖学家一样，将 Lua 的内部机制一层层地剥开，让我们看到 Lua 虚拟机是如何工作的，它是如何解析和执行 Lua 代码的。书中的代码片段和伪代码，都非常精炼地展现了 Lua 底层的运行逻辑。对于我来说，阅读这本书的过程，就像是在和一位资深工程师进行一对一的深度交流。我不仅学到了 Lua 的“怎么用”，更重要的是，我明白了“为什么这样用”。这种对底层实现的理解，让我能够更好地排查问题，优化代码，甚至在某些场景下，能够反过来思考如何改进 Lua 的使用方式。这本书的价值，远超出了它本身的篇幅。

评分☆☆☆☆☆

哈哈哈哈还哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈

评分☆☆☆☆☆

经典好书。。。。。。。。。。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

“一口气读完了这本书，感觉书中作者对代码的整理不像是一种技术，更像是一种艺术。”

评分☆☆☆☆☆

大家都觉得亟待解决的激动激动激动激动就

评分☆☆☆☆☆

还没看，等看完再追加1…………

评分☆☆☆☆☆

lua这门有趣的语言，可以学到不少。

评分☆☆☆☆☆

不错不错不错不错不错

评分☆☆☆☆☆

针对Lua源码分析的书应该是第一本，说实话比起大师的著作来说作者的写作功力确实差不少，但看得出还是下了不少功夫的。

评分☆☆☆☆☆

又到618囤货咯………………