[✔️]lua性能分析工具原理简介

简介: [✔️]lua性能分析工具原理简介

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lua_sethook


lua_sethook 函数用于给指定的 lua_State 设置钩子函数。它的函数原型为:


lua_Hook lua_sethook(lua_State *L, lua_Hook func, int mask, int count);


函数的参数意义如下:


  • L:要设置钩子函数的 lua_State。


  • func:钩子函数的实际函数,类型为 lua_Hook(typedef 定义的函数指针类型)。


  • mask:一个掩码,指定了要使用哪些类型的钩子。它由下面几个常量按位或组合而成:


  • LUA_MASKCALL:当 Lua 调用函数时发生。


  • LUA_MASKRET:当函数返回时发生。


  • LUA_MASLINE:当执行一行指令时发生。


  • LUA_MASKCOUNT:当 Lua 执行指定数量的指令时发生。


  • LUA_MASKALL:包括所有钩子类型。


  • count:钩子函数被调用的频率。对于 LUA_MASKCOUNT 钩子类型有特殊意义,指定了多少条指令后触发一次钩子函数。对于其他钩子类型,该参数可以是任意整数。


在上述代码中,lua_sethook(L, myhook, LUA_MASKCOUNT, 1) 指定了使用 LUA_MASKCOUNT 类型的钩子,并将钩子函数 myhook 注册到 L 中,设定每执行一条 Lua 指令时,都会调用 myhook 一次。因此,当执行一行指令后,myhook 函数就会被调用一次,完成对 Lua 程序指令计数的操作。


需要注意的是,Lua 中的钩子机制需要仔细设计,因为它可能会影响程序性能,滥用钩子功能可能会导致程序出现难以调试或理解的问题。建议在使用钩子之前对钩子的运作原理进行深入研究,并充分测试和验证代码的正确性。


lua_getinfo


lua_getinfo 函数用于获取指定调用层次上的函数信息。这个函数可以在钩子函数中使用,也可以在 Lua 中调用。以下是该函数的详细说明:


int lua_getinfo (lua_State *L, const char *what, lua_Debug *ar);


该函数接受三个参数:


  • L:Lua 状态机。


  • what:一个字符串常量,表示要获取的信息。它由一系列控制字符组成,每个字符表示要获取的某一类信息。以下是可用的控制字符列表:


  • 'n':函数名。


  • 'S':Lua 源码文件名。


  • 'l':代码在源码文件中所在的行号。


  • 'f':函数地址。


  • 'L':当前层次的栈信息。


  • 'u':协程信息。


  • 't':关于主函数或尾调用的信息。


  • 'r':关于正在运行的函数的信息。


  • 其中,'n''S''l' 是最常用的控制字符。同时指定多个控制字符的方式是将它们组合在一起,例如 "Sln" 表示获取函数名、Lua 源码文件名和代码行号信息。


  • ar:一个 lua_Debug 结构体指针,用于存储获取到的信息。


该函数返回一个整数值表示操作是否成功。如果成功,返回 1;否则返回 0。如果传递了无效参数,例如 what 包含了未定义的控制字符,则返回 0。


在调用 lua_getinfo 函数后,如果获取到了所需信息,则这些信息会被存储在 lua_Debug 结构体中。例如:


lua_Debug ar;
lua_getinfo(L, "nSl", &ar);
std::cout << "function name: " << ar.name << std::endl;   // 函数名
std::cout << "source file name: " << ar.source << std::endl;  // 源码文件名
std::cout << "current line number: " << ar.currentline << std::endl;  // 当前行号


在以上示例中,我们通过将 "nSl" 作为 what 参数传递给 lua_getinfo 函数,来获取函数名、源码文件名和代码行号信息。注意,在获取某些信息(例如代码行号)时,你需要在 Lua 中开启调试模式(通过 lua_sethook 函数实现)。此外,lua_getinfo 函数的效率较低,如果需要高效性能的话,建议仅获取必要的信息,并尽量减少调用次数。


注意:


使用 lua_getinfo 函数获取 Lua 函数信息时,该函数会将相关信息压入堆栈中,这些信息以一个 Lua 表(table)的形式保存在堆栈顶部。


验证代码


int size1 = lua_gettop(L); // 0
lua_getinfo(L, "Slnf", ar);
int size2 = lua_gettop(L); // 1


实现原理


大部分 Lua 性能分析工具通常使用了以下几个接口:


  1. lua_getinfo - 获取函数的信息。可以用于获取当前正在执行的函数的调用信息,包括当前执行的行号、文件名等。


  1. lua_sethook - 设置钩子函数。通过设置钩子函数可以在程序执行过程中插入额外的操作,例如收集执行时间、记录调用深度等。其中的 mask 参数可以根据需要选择不同的钩子类型,例如调用、返回和行数。


  1. lua_toclose - 获取当前函数所在的执行环境。当调用栈的某一层被弹出时,会调用该函数来获得该层的上下文信息。


通过这些接口,性能分析工具可以跟踪函数调用、捕获函数执行时间并输出相关信息,从而帮助开发人员发现程序瓶颈并优化性能。


除此之外,还有一些其他的 Lua 接口可以用于性能分析,例如 lua_pcalllua_nextlua_pushstring 等。开发人员也可以根据自己的需求以及对 Lua 内部机制的深入理解,设计更加专业、高效的性能分析工具。


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