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018-step-04-loops.md

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018-step-04-loops.md

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第 4 步补充：循环执行路径

状态

已完成当前这一轮。

这一轮继续沿着 VM 主循环往前补，把 Lua 里最常见的一批循环执行路径接上了。

这次补上的重点有两类：

  • 数值 for
  • 泛型 for

顺手还把 backward JMP 的执行语义修正了，这样 while 这类依赖回跳的控制流也能真正跑通。

背景与参考

这一轮主要参考这些官方文件：

这一轮关注的核心指令是：

  • FORPREP
  • FORLOOP
  • TFORPREP
  • TFORCALL
  • TFORLOOP
  • JMP

本步骤范围

本轮先落这几件事：

  • 在 VM 中支持整数数值 for
  • 在 VM 中支持浮点数值 for
  • 在 VM 中支持最小泛型 for
  • 修正 JMP 的回跳路径
  • 用真实 Lua 5.5 chunk 验证整数 for、浮点 for、泛型 for 和 while

设计原则

1. 先把最常见的循环主路径接通

Lua 的循环语义不止一类：

  • 数值 for
  • 泛型 for
  • while
  • repeat

这一轮先把最常见、最能带动后续实现的一组路径接通：

  • FORPREP / FORLOOP
  • TFORPREP / TFORCALL / TFORLOOP
  • backward JMP

这样后面再补 repeat、迭代器细节和更完整的错误语义时，主干已经是通的。

2. 数值 for 先对齐整数和浮点两条快速路径

官方 Lua 在数值 for 上分成两种执行模型：

  • 整数循环
  • 浮点循环

这一轮按这个结构拆开实现：

  • 整数循环在寄存器里保存剩余计数、步长和控制变量
  • 浮点循环在寄存器里保存 limit、step 和当前控制变量

这样和官方模型更接近，也方便后面继续细化边界行为。

3. 泛型 for 先支持最小迭代闭环

这一轮的泛型 for 先支持最小但真实可跑的路径：

  • TFORPREP 里的控制变量与关闭变量交换
  • TFORCALL 的迭代器调用
  • TFORLOOP 的 nil 终止判断

配合我们已经有的：

  • CALL
  • RETURN
  • CLOSE
  • to-be-closed 变量登记

已经足够跑通真实 Lua 5.5 编译产物里的最小泛型迭代闭环。

当前支持范围

这一轮新增支持：

  • 整数 FORPREP
  • 整数 FORLOOP
  • 浮点 FORPREP
  • 浮点 FORLOOP
  • TFORPREP
  • TFORCALL
  • TFORLOOP
  • backward JMP

当前这一轮还没有展开的是：

  • 更完整的泛型 for 关闭值场景
  • 标准库迭代器配套能力
  • repeat / until
  • ERRNNIL 的完整错误信息路径

真实 fixture

这一轮新增 fixture：

  • test/fixtures/lua55/source/for_integer_chunk.lua
  • test/fixtures/lua55/chunks/for_integer_chunk.luac
  • test/fixtures/lua55/source/for_float_chunk.lua
  • test/fixtures/lua55/chunks/for_float_chunk.luac
  • test/fixtures/lua55/source/for_generic_chunk.lua
  • test/fixtures/lua55/chunks/for_generic_chunk.luac
  • test/fixtures/lua55/source/while_chunk.lua
  • test/fixtures/lua55/chunks/while_chunk.luac

它们分别覆盖：

  • 整数数值 for
  • 浮点数值 for
  • 最小泛型 for
  • 依赖 backward JMP 的 while

实现清单

  • 编写本轮文档
  • 支持整数 FORPREP / FORLOOP
  • 支持浮点 FORPREP / FORLOOP
  • 支持 TFORPREP / TFORCALL / TFORLOOP
  • 修正 backward JMP
  • 新增真实 for_integer_chunk.luac
  • 新增真实 for_float_chunk.luac
  • 新增真实 for_generic_chunk.luac
  • 新增真实 while_chunk.luac
  • 新增对应 VM 测试

完成标准

本轮完成后，应满足：

  • 整数数值 for 可以执行
  • 浮点数值 for 可以执行
  • 最小泛型 for 可以执行
  • backward JMP 可以执行

下一步

接下来继续往下补：

  • repeat / until
  • 更完整的迭代器与标准库配套
  • ERRNNIL 的完整错误路径
  • 更一般的元方法分发