浅入浅出LuaJIT[通俗易懂]

浅入浅出LuaJIT[通俗易懂]JIT什么是JITJIT=JustInTime即时编译,是动态编译的一种形式,是一种优化虚拟机运行的技术。程序运行通常有两种方式,一种是静态编译,一种是动态解释,即时编译混合了这二者。Java和.Net/mono中都使用了这种技术。然而IOS中禁止使用(不是针对JIT,而是所有的动态编译都不支持)!为什么要使用JIT解释执行:效率低。代码暴露。静态编译:不够灵活,无法热更新。

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JIT

什么是JIT

JIT = Just In Time即时编译,是动态编译的一种形式,是一种优化虚拟机运行的技术。
程序运行通常有两种方式,一种是静态编译,一种是动态解释,即时编译混合了这二者。Java和.Net/mono中都使用了这种技术。
然而IOS中禁止使用(不是针对JIT,而是所有的动态编译都不支持)!

为什么要使用JIT

解释执行:

  • 效率低。
  • 代码暴露。

静态编译:

  • 不够灵活,无法热更新。
  • 平台兼容性差。

JIT:

  • 效率:高于解释执行,低于静态编译。
  • 安全性:一般都会先转换成字节码。
  • 热更新:无论源码还是字节码本质上都是资源文件。
  • 兼容性:虚拟机会处理平台差异,对用户透明。

JIT是如何实现的

这里讲的实际上是JIT的一个变种:自适应动态编译(adaptive dynamic compilation)。它分为两种:Method JIT和Trace JIT。
如图所示,这是jvmjit的流程:
这里写图片描述
简单来讲:

  1. 跟踪热点函数或trace,编译成机器码执行,并缓存起来供以后使用。
  2. 非热点函数解释执行。

为什么只编译热点函数?
对只执行一次的代码而言,解释执行其实总是比JIT编译执行要快。对这些代码做JIT编译再执行,可以说是得不偿失。而对只执行少量次数的代码,JIT编译带来的执行速度的提升也未必能抵消掉最初编译带来的开销。只有对频繁执行的代码,JIT编译才能保证有正面的收益。

LuaJIT

vs. Lua

Lua主要由以下三部分组成:

  1. 语法实现。
  2. 库函数。
  3. 字节码。

LuaJIT主要由以下四部分组成:

  1. 语法实现。
  2. Trace JIT编译器。
  3. 库函数。
    1. 原生库++(强化过的原生库)
    2. bit
    3. ffi
    4. jit
  4. 字节码。

注:最新luajit对应lua5.1.5。

trace jit编译器

这里写图片描述
与jvmjit大致相同。
所谓trace便是一段线性的字节码序列。热点trace被编译成机器码,非热点trace解释执行。
注:并不是所有的代码都能被JIT。(NYI

bytecode

bytecode基本上可以认为是虚拟机的指令码(“基本上”是因为luajit使用了uleb128)。
优点:

  1. 减少文件大小。
  2. 生成函数原型更快。
  3. 增加被激活成功教程的难度。
  4. 对源代码轻微的优化

库函数和可执行文件

编译步骤分三步走:
这里写图片描述

  1. minilua:实际上是lua原生代码的一个子集,用来执行lua脚本并生成平台相关的指令。
  2. buildvm:用来生成操作码/库函数到汇编/C语言的映射,用来jit编译。
  3. lib
  4. exec:可以执行lua代码活转换字节码。

编码

命令行执行

luajit –b <in> <out>。

虚拟机会判断是否是字节码,所以无需做额外的操作。
另外,可以混用,即:一部分文件编成字节码,另一部分保持源代码。

iOS64位报错问题

Cannot load incompatible bytecode!
这个错是因为在luajit里使用gcr用来比较对象指针,在64位环境下只有47位有效值(默认用户内存不会超过128T)。其余17位中有4位保存对象类型,即一段内存中保存了两条信息。所以在函数栈操作中有些地方需要一个空值占位。因为字节码直接反映了函数栈操作,所以64位和32位字节码不同。

参考文献

https://www.zhihu.com/question/37389356
https://zhuanlan.zhihu.com/hllvm/19977592
http://wiki.luajit.org
用好Lua+Unity,让性能飞起来——Lua与C#交互篇
在windows程序中嵌入Lua脚本引擎–使用VS IDE编译Luajit脚本引擎
Luajit-2.1.0-beta1的发布和生成arm64用bytecode的解脱
Peeking inside LuaJIT

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