Lua 语言上下文/作用域实现

Question

我正在用 C# 实现一个 Lua 解释器，我偶然发现了一个性能问题，我认为这是由不正确的设计引起的： 在我的实现中，范围以分层方式排列，也就是说，每个范围都有一个父范围，它可能为空，也可能不为空；每次设置或请求变量时，范围都会检查指定的变量是否包含在其中。如果没有，则要求其父级执行相同的操作，或者，如果没有父级，则创建它/返回 nil。 问题是作用域在下面使用Dictionary<string, LuaObject>，而Get/Set 函数是递归的。有更好的方法吗？我一直在考虑不同的方法，我发现了这个，它不是很优雅也不是很高效（受 V8 和 C# 闭包的启发）：

使用类型和字段作为变量。

• 每次请求之前未声明的变量时，请使用继承前一个类型的反射创建一个新类型。
• 如果声明了函数，请检查它是否使用了在外部作用域中声明的变量。如果是这样，请重新创建该类型的字段并使外部变量指向新变量。 （我知道这点解释得非常糟糕，但这只是 C# 闭包的标准实现方式。如果你不明白，你可以去阅读）

有更简单/更优雅的解决方案吗？ Lua 内部是如何实现的？

Answer 1

它的完成方式in the reference implementation，以及在许多其他类似语言的实现中：在编译时，

• 在编译时确定哪个名称指的是哪个范围。
• 对于每个范围（全局除外），枚举变量并为每个范围分配索引。
• 不要在字节码中提及变量名称，而是使用上一步中的索引。

然后在执行过程中，

• 将本地变量的值存储在一个数组中（每个激活记录）。读写操作码带有必要的索引。
• 像 Lua 表一样实现全局变量（并免费获得 nil 以获取缺少的变量）。

这比使用动态创建的类型更简单、更容易和可移植。它甚至可能更快，但肯定不会慢很多。

闭包支持大多是正交的。所谓的 upvalues 是指 locals 数组还活着时（一个插槽），并在 locals 数组死亡时采用封闭值。您可以对原始设计做类似的事情。为了正确起见，您必须注意只为每个封闭变量创建一个上值并展平 闭包。例如，以下代码中的 g 也必须关闭 x 以便在创建 h 闭包时它仍然存在：

function f()
  local x = 1
  function g()
    function h()
      return x
    end
    return h
  end
  return g
end

print(f()()())