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021-step-06-binary-metamethods.md

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021-step-06-binary-metamethods.md

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第 6 步：二元算术与位运算元方法分发

状态

已完成当前这一轮。

这一轮继续沿着 VM 主线往前补，把 MMBIN、MMBINI、MMBINK 这组三元方法分发指令接上了。

这次主要打通的是：

  • 二元算术快速路径失败后的元方法分发
  • 立即数参与运算时的元方法分发
  • 常量 K 参与运算时的元方法分发
  • 常量在左侧、寄存器在右侧时的 flipped 参数路径

背景与参考

这一轮主要参考这些官方文件：

  • references/lua-5.5.0/src/lvm.c
  • references/lua-5.5.0/src/lcode.c
  • references/lua-5.5.0/src/lopcodes.h
  • references/lua-5.5.0/src/ltm.c
  • Lua 5.5 手册：https://www.lua.org/manual/5.5/

这一轮关注的核心指令是：

  • MMBIN
  • MMBINI
  • MMBINK

本步骤范围

本轮先落这几件事：

  • 在二元算术和位运算快速路径失败时，不再直接抛出未实现异常
  • 让 VM 在遇到 MMBIN / MMBINI / MMBINK 时，按官方 5.5 的套路继续查找元方法
  • 先支持 table metatable 上的二元元方法查找
  • 用真实 Lua 5.5 chunk 验证寄存器、立即数、翻转立即数、K 常量四条路径

设计原则

1. 快速路径成功就跳过，失败就交给后续 MMBIN*

Lua 5.5 的这组指令不是独立运算，而是紧跟在二元算术和位运算后面：

  • 快速路径成功 就跳过下一条 MMBIN*
  • 快速路径失败 就继续执行下一条 MMBIN*

这一轮沿用了这个结构，而不是把“快速路径”和“元方法分发”硬塞进同一条分支里。

2. 结果寄存器仍然以原始算术指令为准

MMBIN* 自己不携带结果寄存器，它真正要写回的位置来自前一条算术或位运算指令。

所以这一轮在执行 MMBIN* 时，会反向读前一条指令，再把元方法返回值写回原始目标寄存器。

3. 先把 table metatable 这条真实常见路径做稳

这一轮没有试图一次把所有对象种类和所有元方法做满，而是先补最常见也最容易用真实 chunk 验证的路线：

  • setmetatable(table, mt)
  • mt.__add
  • MMBIN / MMBINI / MMBINK

userdata 和更一般的对象元方法分发，留到后续阶段继续扩展。

当前支持范围

这一轮新增支持：

  • MMBIN
  • MMBINI
  • MMBINK
  • __add / __sub / __mul / __mod / __pow / __div / __idiv
  • __band / __bor / __bxor / __shl / __shr

当前这一轮还没有展开的是：

  • UNM / BNOT 对应的一元元方法
  • LEN / CONCAT / 比较运算的元方法
  • userdata 和更一般对象种类的元方法查找

真实 fixture

这一轮新增 fixture：

  • test/fixtures/lua55/source/meta_add_chunk.lua
  • test/fixtures/lua55/chunks/meta_add_chunk.luac
  • test/fixtures/lua55/source/meta_addi_chunk.lua
  • test/fixtures/lua55/chunks/meta_addi_chunk.luac
  • test/fixtures/lua55/source/meta_flip_chunk.lua
  • test/fixtures/lua55/chunks/meta_flip_chunk.luac
  • test/fixtures/lua55/source/meta_addk_chunk.lua
  • test/fixtures/lua55/chunks/meta_addk_chunk.luac

它们分别覆盖：

  • MMBIN 的寄存器对寄存器路径
  • MMBINI 的普通立即数路径
  • MMBINI 的 flipped 参数路径
  • MMBINK 的常量 K 路径

实现清单

  • 编写本轮文档
  • 在二元算术快速路径失败时保留 MMBIN* 分发机会
  • 支持 MMBIN
  • 支持 MMBINI
  • 支持 MMBINK
  • 新增真实 meta_add_chunk.luac
  • 新增真实 meta_addi_chunk.luac
  • 新增真实 meta_flip_chunk.luac
  • 新增真实 meta_addk_chunk.luac
  • 新增对应 VM 测试

完成标准

本轮完成后，应满足：

  • table metatable 上的二元元方法可以通过真实 chunk 被调用
  • MMBIN / MMBINI / MMBINK 三条路径都能跑通
  • flipped 参数顺序和原始运算顺序一致

下一步

接下来继续往下补：

  • 更一般的元方法分发
  • LEN / CONCAT / 比较运算的元方法
  • userdata 路径