随笔档案

C的NULL

在C语言中，我们使用NULL表示空指针，也就是我们可以写如下代码：

实际上在C语言中，NULL通常被定义为如下：

也就是说NULL实际上是一个void *的指针，然后吧void *指针赋值给int *和foo_t *的指针的时候，隐式转换成相应的类型。而如果换做一个C++编译器来编译的话是要出错的，因为C++是强类型的，void *是不能隐式转换成其他指针类型的，所以通常情况下，编译器提供的头文件会这样定义NULL：

C++的0

因为C++中不能将void *类型的指针隐式转换成其他指针类型，而又为了解决空指针的问题，所以C++中引入0来表示空指针，这样就有了类似上面的代码来定义NULL。实际上C++的书都会推荐说C++中更习惯使用0来表示空指针而不是NULL，尽管NULL在C++编译器下就是0。为什么C++的书都推荐使用0而不是NULL来表示空指针呢？我们看一个例子：

在foo.h文件中声明了一个函数：

这个函数在a.cpp、b.cpp中调用了，分别是：

a.cpp:

bar(a, b);

b.cpp:

bar(a, 0);

好的，这些代码都是正常完美的编译运行。但是突然在某个时候我们功能扩展，需要对bar函数进行扩展，我们使用了重载，现在foo.h的声明如下：

这个时候危险了，a.cpp和b.cpp中的调用代码这个时候就不能按照期望的运行了。但是我们很快就会发现b.cpp中的0是整数，也就是在overload resolution的时候，我们知道它调用的是void bar(sometype1 a, int i)这个重载函数，于是我们可以做出如下修改让代码按照期望运行：

我知道，如果我们一开始就有bar的这两个重载函数的话，我们会在一开始就想办法避免这个问题（不使用重载）或者我们写出正确的调用代码，然而后面的这个重载函数或许是我们几个月或者很长一段时间后加上的话，那我们出错的可能性就会加大了不少。貌似我们现在说道的这些跟C++通常使用0来表示空指针没什么关系，好吧，假设我们的调用代码是这样的：

foo.h

a.cpp

bar(a, b);

b.cpp

bar(a, NULL);

当bar的重载函数在后面加上来了之后，我们会发现出错了，但是出错的时候，我们找到b.cpp中的调用代码也很快可能忽略过去了，因为我们用的是NULL空指针啊，应该是调用的void bar(sometype1 a, sometype2 *b)这个重载函数啊。实际上NULL在C++中就是0，写NULL这个反而会让你没那么警觉，因为NULL不够“明显”，而这里如果是使用0来表示空指针，那就会够“明显”，因为0是空指针，它更是一个整形常量。

在C++中，使用0来做为空指针会比使用NULL来做空指针会让你更加警觉。

C++ 11的nullptr

虽然上面我们说明了0比NULL可以让我们更加警觉，但是我们并没有避免这个问题。这个时候C++ 11的nullptr就很好的解决了这个问题，我们在C++ 11中使用nullptr来表示空指针，这样最早的代码是这样的，

foo.h

a.cpp

bar(a, b);

b.cpp

bar(a, nullptr);

在我们后来把bar的重载加上了之后，代码是这样：

foo.h

a.cpp

bar(a, b);

b.cpp

bar(a, nullptr);

这时候，我们的代码还是能够如预期的一样正确运行。

在没有C++ 11的nullptr的时候，我们怎么解决避免这个问题呢？我们可以自己实现一个（《Imperfect C++》上面有一个实现）：

虽然这个东西被大家讨论过很多次了，但是我觉得还是有必要再讨论一下，毕竟在C++ 11还没有普及之前，我们还是应该知道怎么去避免问题，怎么很快的找到问题。

接上一篇：lua源码剖析（一）

词法分析

lua对与每一个文件(chunk)建立一个LexState来做词法分析的context数据，此结构定义在llex.h中。词法分析根据语法分析的需求有当前token，有lookahead token，LexState结构如图：

其中token结构中用int存储实际token值，此token值对于单字符token(+ - * /之类)就表示自身，对于多字符(关键字等)token是起始值为257的枚举值，在llex.h文件中定义：

token结构中还有一个成员seminfo，这个表示语义信息，根据token的类型，可以表示数值或者字符串。

lex提供函数luaX_next和luaX_lookahead分别lex下一个token和lookahead token，在内部是通过llex函数来完成词法分析。

语法分析

lua语法分析是从lparser.c中的luaY_parser开始：

此函数创建一个closure并把LexState和FuncState初始化后调用mainfunc开始parse，其中FuncState表示parse时函数状态信息的，如图：

每当parse到一个function的时候都会建立一个FuncState结构，并将它与所嵌套的函数通过prev指针串联起来，body函数就是完成嵌套函数parse。

FuncState中的f指向这个函数的Proto，Proto中保存着函数的指令、变量信息、upvalue信息等其它信息，Proto的结构如图：

k指向一个这个Proto中使用到的常量，code指向这个Proto的指令数组，Proto **p指向这个Proto内部的Proto列表，locvars存储local变量信息，upvalues存储upvalue的信息，cache指向最后创建的closure，source指向这个Proto所属的文件名，后面的size*分别表示前面各个指针指向的数组的大小，numparams表示固定的参数的个数，is_vararg表示这个Proto是否是一个变参函数，maxstacksize表示最大stack大小。

FuncState中的ls指向LexState，在LexState中有一个Dyndata的结构，这个结构用于保存在parse一个chunk的时候所存储的gt label list和label list以及所有active变量列表，其中gt label list存储的是未匹配的goto语句和break语句的label信息，而label list存储的是已声明的label。待出现一个gt label的时候就在label list中查找是否有匹配的label，若出现一个label也将在gt label list中查找是否有匹配的gt。

LuaY_parser调用mainfunc开始parse一个chunk：

static void mainfunc (LexState *ls, FuncState *fs) {
  BlockCnt bl;
  expdesc v;
  open_func(ls, fs, &bl);
  fs->f->is_vararg = 1;  /* main function is always vararg */
  init_exp(&v, VLOCAL, 0);  /* create and */
  newupvalue(fs, ls->envn, &v);  /* set environment upvalue */
  luaX_next(ls);  /* read first token */
  statlist(ls);  /* parse main body */
  check(ls, TK_EOS);
  close_func(ls);
}

在mainfunc中通过open_func函数完成对进入某个函数进行parse之前的初始化操作，每parse进一个block的时候，将建立一个BlockCnt的结构并与上一个BlockCnt连接起来，当parse完一个block的时候就回弹出最后一个BlockCnt结构。BlockCnt结构中的其它变量的意思是：nactvar表示这个block之前的active var的个数，upval表示这个block是否有upvalue被其它block访问，isloop表示这个block是否是循环block。mainfunc中调用statlist，statlist调用statement开始parse语句和表达式。

statement分析语句采用的是LL(2)的递归下降语法分析法。在statement里面通过case语句处理各个带关键字的语句，在default语句中处理赋值和函数调用的分析。语句中的表达式通过expr函数处理，其处理的BNF如下：

exp ::=  nil | false | true | Number | String | ‘...’ | functiondef |

                 prefixexp | tableconstructor | exp binop exp | unop exp

expr函数调用subexpr函数完成处理。

当分析exp binop exp | unop exp的时候lua采用的是算符优先分析，其各个运算符的优先级定义如下：

代码生成

lua代码生成是伴随着语法分析进行的，指令类型Instruction定义在llimits.h中：

Instruction是一个32位的整形数据，其中0~5 bits表示optype，6~13 bits参数A，14~22 bits表示参数B，23~31 bits表示参数C，14~31 bits表示参数Bx或sBx，6~31 bits表示参数Ax。

代码生成的函数声明在lcode.h中，以luaK开头，这一系列的函数大多都有expdesc *v的参数，expdesc的结构定义在lparser.h，如下：

expdesc中的t和f分别表示表达式为true和false时，待回填跳转指令的下标。k表示表达式的类型，u表示对应类型的数据。

代码生成过程中根据表达式类型做相应的代码生成操作，lua中每个函数最大有250个寄存器，表达式的计算就是选择这些寄存器存放并生成数据，而寄存器的下标是在代码生成阶段选择好的，寄存器的释放是根据变量和表达式的生命周期结束的时候释放。代码生成过程会将变量的生命周期的起始pc和结束指令pc分别存放在Proto中的LocVar的startpc和endpc里面，供调试使用。

vimer、emacser的优越感

苹果系的优越感

Linux程序员的优越感

C程序员的优越感

技术等级的优越感

用Lua也有大半年了，从用Lua开始就想写个Lua调试器，不过由于种种原因没写，这周上班抽了点时间写了（我承认上班偷懒了，不过多是休息时间）。（点此下载）

Lua本身没有提供调试器，不过它自带了一个debug库，提供了基本的变量值获取和代码执行hook，有了这些基本功能要写一个调试器不难。

此调试器根据调试方式分为normal、step in、step over、next line四种mode，分别对应断点、步进、跳出函数、执行下行的功能。断点类型分为行断点和函数断点，分别在执行到相应行和相应函数的时候断下。在断下的时候就可以打印和修改变量，通过建立一个新的chunk并将环境设置成相应函数的环境，再执行chunk来获取和修改变量。

因为是命令行的，在命令行还没有机会添加断点的时候，要添加断点就要通过debugger.addfuncbreak和debugger.addlinebreak来添加函数和行断点，通常Lua是用于C++的脚本语言，因此程序通常是有一个可以直接执行Lua脚本指令的入口，这样的入口就可以打下第一个断点，这样在断下断点后就可以在命令提示符下做所有的操作了。

代码是上班抽时间写的，写的很随意，也没多少注释，权当玩具吧。目前的功能基本能满足我的要求了，也不打算继续改进了。调试器是用来帮助找错误，不要过分依赖调试器。Robert C. Martin说Debuggers are a wasteful Timesink。虽说有些偏激，但是不无道理。