经历了一番波折，我们终于来到了lua的最后阶段——杂项总结了，lua的整个体系我们已经有了一个较为详细的了解，本来可以讲讲与lua相关的库，但这样的东西几乎在哪门语言都是近乎无限的，而且优秀的工具往往介绍的人多，官方文档又好，再说一遍有点过于累赘了，而对于比较冷门的，如果没必要，还真没有学习的必要。那么我到底要说些什么呢？听我一一道来吧。

lua反汇编

反编译是一个十分庞大的体系，一般都是建立在对编译器了解十分深刻的情况下，但进行黑箱实验也是可以的。所谓的反编译实际有两个部分，首先是反汇编，即将二进制文件转换为汇编代码，其次是还原源代码，即将汇编代码转换为高级语言代码。理论上来说，前半部分是绝对精准的，而后半部分是部分不可能的，这部分主要指的是源代码完全一致，这和编译器优化和两种语言的体系不同有关，比如在C语言下，宏基本不可能还原，还有在函数内部的局部变量，即栈变量，名称是会被优化掉的，而且可以编译为二进制可执行文件的还不止是C语言，go也是可以的。而反汇编实际是将序列化的数据反序列化的过程，故绝对精准的。lua本身有解释性语言的特性，程序就是源码，对于这种没有任何反编译的需要，我们主要针对luac产生的文件。
之前我们提到luac本质就是通过luaU_dump函数将Proto对象序列化然后存储。那么我们有必要分析ldump.c下的所有代码并编制相关反汇编代码吗？实际上lua自身就提供了反汇编代码在lundump.c里面，同时在命令行里可以加-l参数输出反汇编代码，如下我们写一个简单的例子

不过luac的调用有些特别，它是通过luaL_loadfile先将文件转化为proto，之前我们说过它也可以载入字节码文件，然后再通过luaU_print将Proto以如上这种样式输出。而luaL_loadfile则是则会调用以下函数，实现不同文件的读取

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
//ldo.c
static void f_parser (lua_State *L, void *ud) {
  int i;
  Proto *tf;
  Closure *cl;
  struct SParser *p = cast(struct SParser *, ud);
  int c = luaZ_lookahead(p->z);
  luaC_checkGC(L);
  tf = ((c == LUA_SIGNATURE[0]) ? luaU_undump : luaY_parser)(L, p->z,
                                                             &p->buff, p->name);
  cl = luaF_newLclosure(L, tf->nups, hvalue(gt(L)));
  cl->l.p = tf;
  for (i = 0; i < tf->nups; i++)  /* initialize eventual upvalues */
    cl->l.upvals[i] = luaF_newupval(L);
  setclvalue(L, L->top, cl);
  incr_top(L);
}

我们看到第七行，luaU_undump即是反汇编函数，luaY_parser则是用来解释脚本的函数。实际上我们是不满足于此的，我们想要直接得到Proto并以我们喜欢的方式自由操纵，lua是开源软件，这有助于我们做到这样的事，接下来我们来实践一下。实际上，我们也可以分析luac序列化后的文件，以自己喜欢的方式读取，然后构造相应结构，但对我们来说太麻烦了，我们应该充分利用已有的东西。
因为我们需要使用Proto结构体和luaU_undump函数，在lua嵌入开发中并没有提供，所以我们必需使用源码来构建我们的工程，拿到源码后，先删到没用的东西如lua.c和luac.c，再加入我们的main.c，同时修改Makefile文件，最后再编译，总览如下：

首先将我们需要的头文件先导入

1
2
3
4
//提供函数
#include "lundump.h"
//提供结构体
#include "lobject.h"

我们稍微解析一下luaU_undump的相关参数吧，一个lua虚拟机，一个ZIO文件流，一个缓存区，最后是名称。对于这些我们再导入两个头文件

1
2
3
4
//实际上可以导入lua.h
//里面有typedef struct lua_State lua_State;
#include "lstate.h"
#include "lzio.h"

创建一个lua虚拟机并不难，之前讲过，而创建一个缓存区，则可以使用lzio提供的初始化函数，如下

1
2
Mbuffer buff;
luaZ_initbuffer(L, &buff);

后面的名称我们随便填一个就是了，不会有太大问题。最后是创建一个ZIO，这个稍微有些复杂，我们可以通过void luaZ_init(lua_State *L, ZIO *z, lua_Reader reader, void *data)函数来创建。有两个重要参数reader和data，这两个与我们之前分析lua_load的参数实际是相同的，我们把它搬过来就组成了我们下面的代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
//lua_Reader对象
static const char* getFile(lua_State* L, void* data, size_t* size) {
    FILE* f = (FILE*) data;
    if(feof(f)) return NULL;
    char* buff[LUAL_BUFFERSIZE];
    *size = fread(buff, 1, sizeof(buff), f);
    return (*size > 0) ? buff : NULL;
}
int main(int argc, char** argv) {
    ***
    //获得文件描述符
    FILE* f = fopen(argv[1], "r");
    //创建一个ZIO
    ZIO z;
    luaZ_init(L, &z, getFile, &f);
    ***
    fclose(f);
    lua_close(L);
    return 0;
}

至此，我们的准备工作都已经完成了，最后就是得到我们的Proto对象了

1
2
3
4
//创建一个Proto
Proto* p;
//反汇编核心部分
p = luaU_undump(L, &z, &buff, "test");

我们得到了p已经可以做许多事了，为了验证我们获取的proto没有问题，我们使用undump里面的luaU_print来显示

1
luaU_print(p, 1);

我们的所有工作都完成了，我们来验证一下程序是否正常运行吧。

注意我们发现一个奇怪的bug，必需在我们的头文件加入#include "lauxlib.h"才能解决，完整代码在下面以供参考。

luajit

luajit是lua解释器的一个非官方版本，兼容lua5.1的版本，很久没有更新，已经属于历史产物了，同时luajit的CAPI也与lua的基本相同。luajit编译后的产物，少了lua和luac可执行文件，变成了luajit可执行文件，还多了一个luajit.h的头文件记录luajit的相关信息。luajit与lua的一个巨大区别是字节码的不同，量多了几倍，在lj_bc.h里面我们可以看到有关比较的字节码IS*系列有16个，而lua里只有5个。所以luajit的字节码(bytecode)与lua的字节码(opcode)是不兼容的，以下是我们的例子的展示

同时luajit还提供了更多的初始lua库函数，我们可以在lualib.h里面找到

1
2
3
4
5
***
#define LUA_BITLIBNAME	"bit"
#define LUA_JITLIBNAME	"jit"
#define LUA_FFILIBNAME	"ffi"
***

其中bit库用于提供位运算，如band按位与，bor按位或，lua5.1并没有提供相关的为运算，我们可以在llex.c看到所有的token

1
2
//lua5.1
const char *const luaX_tokens [] = { "and", "break", "do", "else", "elseif", "end", "false", "for", "function", "if", "in", "local", "nil", "not", "or", "repeat", "return", "then", "true", "until", "while", "..", "...", "==", ">=", "<=", "~=", "<number>", "<name>", "<string>", "<eof>", NULL };

但是在lua5.3及以后已经开始提供位运算了

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
//lua5.3
static const char *const luaX_tokens [] = {
    "and", "break", "do", "else", "elseif",
    "end", "false", "for", "function", "goto", "if",
    "in", "local", "nil", "not", "or", "repeat",
    "return", "then", "true", "until", "while",
    "//", "..", "...", "==", ">=", "<=", "~=",
    "<<", ">>", "::", "<eof>",
    "<number>", "<integer>", "<name>", "<string>"
};

jit库与大家对luajit熟知的特性–即时编译有关，主要用于调控即时编译的状态，如jit.off()关闭即时编译，实际上luajit正是为了适应即时编译的特点才会有如此多的字节码，而底层则是通过手写汇编宏替换字节码来实现即时汇编，如果要深入了解的话，作者还是有点力不从心。总之要知道一点就够了，这样的效率很高。
ffi应该是一个用的比较频繁的库了，使我们可以在lua里直接使用C的数据结构和函数，比如可以通过ffi.cdef[[**]]来直接申明C的数据结构和函数，如

1
2
3
4
5
ffi.cdef[[
typedef struct foo { int a, b; } foo_t;
int dofoo(foo_t *f, int n);
]]

虽说看起来没什么，但可以大幅度提供运行效率，别问我为什么？我也不知道。luajit还有许多对底层的优化，比如对于可变长度的数据使用uleb128格式进行存储，proto以栈来组织而不是lua里的树，不一样的coroutine实现(Coco)等，总之还是一句话运行得更快，而且连动态汇编器都有(DynASM)，属实离谱。
虽然luajit的内容确实很多，但实际都属于运行效率优化的东西，所有讲起来真心没有太多的意思，只要知道IOS系统不支持动态编译就行了，虽然我没有没办法验证就是了。连大部分的CAPI都类似，真的没必再深入了。

tolua

有些东西似乎被淘汰用处又不大，但总想插上两脚来说一说，不过有些东西连机会都没有，比如那些用C语言写一些库函数再注册到lua上的包。tolua是我在读cocos2d源码的时候发现的，注意tolua可能代指不同的东西，我将以cocos2d里的作为标准，以下是官方介绍

tolua is a tool that greatly simplifies the integration of C/C++ code with Lua. Based on a cleaned header file, tolua automatically generates the binding code to access C/C++ features from Lua. Using Lua API and tag method facilities, tolua maps C/C++ constants, external variables, functions, classes, and methods to Lua.There is also a manual for tolua-3.2 that is also valid for other versions, despite some undocumented features.

一句话总结就是快速构建C/C++相对于lua的接口，主要用于lua使用CAPI的开发，比如写一个类，就可以依据写的.pkg(相当于配置文件)文件来生成接口绑定的类，在lua里我们就可以直接使用了，不过会稍有区别，比如lua没有构造函数，tolua就会生成new函数来实现相同功能，还有delete实现析构函数，当然还能通过修改.pkg文件来修改规则。不过在cocos2d里只保留了一些关键函数，作为cocos2d的依赖库来使用，用户不能直接调用它的相关函数，而是cocos2d使用其中的一些函数实现的一些其它函数。比如cocos2d在实现C/C++接口与lua进行绑定的时候，原生方法便于C但不利于C++，其中有两个tolua_fix和LuaBasicConversions就是用来实现绑定转化的，虽然这看起来与tolua的功能大相径庭，但cocos2d实际只是取了其中的某个步骤的方法。还记得我们讲反汇编的时候如何取出proto的吗？这实际与cocos2d的做法是一样的。

luajava

我们之前所讲的，都是lua与C语言的交互，tolua可以一定程度使实现lua与C++的交互，C/C++是基本所有高级语言之母。理论上能与C交互相当于能于基本所有语言交互，我们选取使用最频繁的java来举个例子。java有一项技术叫做jni，是一个中间转接层，可以辅助调用自己写的C/C++库函数，类似于Runtime.getRuntime().exec();，但有更大的自由性。这样我们就可以有个想法了，直接拿lua的源码，建一个C中间类按照jni的写法实现虚拟机创建，数据入栈和执行lua脚本等，再让java加载动态库即可，我就不写了，因为已经有实现的项目了，就是基于这个想法，它就是luajava，有了这个工具我们就能轻易的实现lua与java的交互了。由这个工具衍生了一个有趣的软件androlua，它的功能是使用lua来开发android应用，实际上它只是提供了一个虚拟运行环境并将安卓的javaapi通过luajava实现绑定使得这个环境可以调用安卓函数，最后通过安卓SDK提供的打包工具得到应用的，理解原理后看来也没什么神奇的嘛。其实还有我们开发大佬改编的Androlua+拥有更加丰富的api和图形环境。哎，又不禁想起了以前安卓”群魔乱舞”的时代了，C4droid似乎没有动静，AIDE早已被抛弃，倒是Termux至今还在维护，qemu和bochs之类的模拟器如何了呢？算了算了，大佬还是有的，我的mt管理器都还在更新呢，只不过已经被商业化就是了，好了，快点结束文章吧。

结尾

这应该是lua通读的最后一篇文章了，这个系列也该告结了，虽说比计划晚了点，但终究还是写完了，这样就值得了。谨以此系列纪念我曾爱过的lua，好了，是时候说再见了。