Lox 实现日记：局部变量

本文介绍了 lox 中局部变量的实现原理，重点关注了如何通过 bytecode 来实现局部变量。

{
    var a = 1;
    {
        var b = 2;
        print b;
    }
    print a;
}

局部变量的实现需要解决以下几个问题：

  • 声明/定义变量
  • 读取变量
  • 释放变量

先来看看上述代码对应的 bytecode

Constant(value: 1)
Constant(value: 2)
ReadLocal(index_in_stack: 1)
Print
PopStack
ReadLocal(index_in_stack: 0)
Print
PopStack

将源代码和 bytecode 对应起来

{
    var a = 1;                           # Constant(value: 1)
    {
        var b = 2;                       # Constant(value: 2)
        print b;                         # ReadLocal(index_in_stack: 1), Print
    }                                    # PopStack
    print a;                             # ReadLocal(index_in_stack: 0), Print
}                                        # PopStack

不妨先试着执行一下这段 bytecode，看看会发生什么，重点关注栈的变化。

Constant(value: 1)               push(1)                     # stack: [1]
Constant(value: 2)               push(2)                     # stack: [1, 2]
ReadLocal(index_in_stack: 1)     push(stack[1])              # stack: [1, 2, 2]
Print                            print(pop())                # stack: [1, 2]   output: 2
PopStack                         pop()                       # stack: [1]
ReadLocal(index_in_stack: 0)     push(stack[0])              # stack: [1, 1]
Print                            print(pop())                # stack: [1]      output: 1
PopStack                         pop()                       # stack: []

可以看到，这段 bytecode 的执行结果是符合预期的。

仔细观察 bytecode，有几个很有意思的地方

  • 在定义变量的时候，我们仅仅是将变量的值压入了栈中，变量的名字 a 和 b 并没有出现在 bytecode 中
  • 在读取变量的时候，我们并没有指定变量的名字，而是指定了变量在栈中的位置，比如 ReadLocal(index_in_stack: 1)，这里的 1 表示变量在栈中的位置

之所以能这样做，是因为我们在编译期就能确定局部变量在 stack 中的位置。

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