什麼是虛擬機器？

大部分人都用c語言寫過簡單的小程式吧，寫好後用編譯器，比如turbo c或者visual c++編譯生成exe檔案，然後執行exe程式。exe檔案裡面其實存放著c程式碼對應的機器指令，執行exe就是排程cpu去一句句執行機器指令。

lua與c語言不同的地方在於，lua不需要編譯成exe檔案，可以由lua虛擬機器執行lua程式碼檔案。lua虛擬機器用c語言編寫，執行程式碼時先將lua檔案轉換成位元組碼指令，然後再逐個執行位元組碼指令。

舉個例子，lua原始檔如下：

local a=18

local b=a

對應的位元組碼指令為：

; (1)  local a=18

[1] loadk      0   0        ; 18

; (2)  local b=a

[2] move       1   0

[3] return     0   1

這種指令稱之為三地址指令，即1個操作碼和2~3個引數組成一條指令。虛擬機器每次取出一條指令，可以順序往下執行，也可以跳行執行，比如從指令1直接跳到指令3，跳行執行一般用於if等條件語句。

虛擬機器內部流程

虛擬機器的輸入就是原始碼檔案，輸出是程式碼執行結果。內部流程分為以下幾個環節：

1. 讀取檔案：一個程式碼檔案作為一個長字串讀入。

2. 詞法分析：根據lua語法進行簡單的單詞切分，每個單詞稱為token，token有多個型別，比如 "local a=18"可以拆分為local、a、=、18

   這4個token，對應的型別分別為“保留字”、“變數”、“等號”、“數字”。

3. 語法分析：檢查是否滿足lua語法，比如 function要以end結束，若發現有語法錯誤，立即報錯停止執行。

4. 生成中間位元組碼：若滿足語法規則，可生成對應的位元組碼，比如 “local a=18”對應的位元組碼為 “loadk 0 0”，第一個0表示變數a所在的位置，第2個0表示常量18所在的位置，即將常量18賦給變數a。

5. 執行位元組碼：生成位元組碼列表後，從第一行開始逐行執行，根據位元組碼的opcode執行對應的邏輯。

簡單的說就是：

原始碼檔案 -> 中間位元組碼 -> 虛擬機器執行位元組碼