浅入浅出LuaJIT

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：

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

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. 增加被破解的难度。
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：

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