[套装书]自己动手做智能产品：嵌入式JavaScript实现+自己动手实现Lua：虚拟机、编译器和标准库（2册）

. 本书分别用Go语言和Java语言来实现Lua，包含大量对Go和Java的使用，有很多巧妙的设计，能帮助读者提升Go和Java的编程能力。
全书共21章，分为3个部分：
第一部分（第1-13章） 主要讲解Lua API和虚拟机的实现，包括二进制chunk格式、Lua虚拟机指令集、元编程、错误处理等。
第二部分（第14-17章） 主要讨论Lua语法和编译器的实现，包括词法分析、语法分析、代码优化、代码生成等。
第三部分（第18-21章） 主要讲解Lua辅助API和标准库实现，包括基础库、实用工具库、包和模块、协程等。

连接开发板 24
固件升级 25
命令行初体验 26
编辑器 27
第4章　开启JavaScript之旅 31
准备工作 31
注释 32
数据类型 32
数学计算 33
变量 35
自增与自减 37
对象 38
函数 38
数组 42
面向对象 44
按位运算 45
if语句 51
&&和｜｜ 52
三元操作符 53
for循环 53
异常 55
第二部分　电动机
第5章　什么是电动机 59
实验1：法拉第的电动机 60
实验2：电动机换向器 64
无刷直流电动机 68
实验3：步进电动机 69
实验4：步进电动机控制 72
实验5：多个步进电动机控制 76
第6章　频闪仪 79
找到一个风扇 79
实验6：速度检测 81
实验7：频闪仪 84
实验8：照得更远的频闪仪 86
第7章　约翰·罗杰·贝尔德的电视机 89
实验9：视觉的持续性 89
实验10：约翰·罗杰·贝尔德的电视机 92
第三部分　机电部分
第8章　制作一个简单的机器人 101
实验11：试用伺服电机 102
实验12：制作一个简单的机器人 105
实验13：循光 113
第9章　铅笔绘图仪 117
实验14：铅笔绘图仪 117
第10章　数码针孔相机 131
实验15：制作一个数码相机 131
第11章　打印机 145
实验16：制作一个打印机 145
第四部分　通信
第12章　有线通信 161
时序 161
实验17：制作示波器 163
第13章　切断连线：红外线 169
实验18：制作红外接收器 169
实验19：解码红外线信号 171
实验20：使用解码信号 175
实验21：用dweet.io在网络上使用遥控器 176
实验22：通过IFTTT在网络上使用遥控器 178
第14章　切断连线：无线电信号 181
实验23：连接接收器 182
实验24：连接发射器 183
实验25：从Espruino发射 185
实验26：解码接收的数据 186
第15章　连接无线网络 193
实验27：将WiFi添加到你的Pico 194
实验28：测试你的布线 198
实验29：连接到WiFi 199
实验30：将数据发送到Internet 200
实验31：从Internet接收数据 202
实验32：建立一个服务器 206
控制物品 209
第16章　低功耗蓝牙 213
低功耗蓝牙如何工作 214
如何使用低功耗蓝牙 216
Web Bluetooth 216
实验33：使用Puck.js 217
实验34：制作一个开门计数器 219
实验35：广播开门次数 222
实验36：用Eddystone接收开门次数 223
第五部分　合而为一
第17章　XY绘图仪 229
实验37:制作XY表 229
实验38：控制XY表 235
第18章　联网绘图仪 243
实验39：联网绘图仪 245
第六部分　总结
第19章　未来如何 257
附录A　零件和材料 259
附录B　常见的Espruino命令和变量 271
附录C　Espruino汇编 277



---------------------------自己动手实现Lua：虚拟机、编译器和标准库---------------------------


前言
第一部分　准备
第1章　准备工作 3
1.1　准备开发环境 3
1.1.1　操作系统 3
1.1.2　安装Lua 4
1.1.3　安装Go 4
1.2　准备目录结构 4
1.3　本章小结 6
第二部分　Lua虚拟机和Lua API
第2章　二进制chunk 9
2.1　什么是二进制chunk 10
2.2　luac命令介绍 11
2.2.1　编译Lua源文件 11
2.2.2　查看二进制chunk 13
2.3　二进制chunk格式 15
2.3.1　数据类型 16
2.3.2　总体结构 17
2.3.3　头部 18
2.3.4　函数原型 22
2.4　解析二进制chunk 27
2.4.1　读取基本数据类型 28
2.4.2　检查头部 29
2.4.3　读取函数原型 30
2.5　测试本章代码 33
2.6　本章小结 36
第3章　指令集 37
3.1　指令集介绍 37
3.2　指令编码格式 38
3.2.1　编码模式 38
3.2.2　操作码 39
3.2.3　操作数 40
3.2.4　指令表 41
3.3　指令解码 42
3.4　测试本章代码 44
3.5　本章小结 47
第4章　Lua API 49
4.1　Lua API介绍 49
4.2　Lua栈 51
4.2.1　Lua数据类型和值 51
4.2.2　栈索引 54
4.2.3　定义luaStack结构体 54
4.3　Lua State 57
4.3.1　定义LuaState接口 57
4.3.2　定义luaState结构体 58
4.3.3　基础栈操纵方法 59
4.3.4　Push方法 64
4.3.5　Access方法 65
4.4　测试本章代码 69
4.5　本章小结 70
第5章　Lua运算符 71
5.1　Lua运算符介绍 71
5.2　自动类型转换 75
5.3　扩展LuaState接口 79
5.3.1　Arith()方法 80
5.3.2　Compare()方法 83
5.3.3　Len()方法 85
5.3.4　Concat()方法 86
5.4　测试本章代码 87
5.5　本章小结 88
第6章　虚拟机雏形 89
6.1　添加LuaVM接口 89
6.1.1　定义LuaVM接口 91
6.1.2　改造luaState结构体 92
6.1.3　实现LuaVM接口 93
6.2　实现Lua虚拟机指令 94
6.2.1　移动和跳转指令 94
6.2.2　加载指令 96
6.2.3　算术运算指令 101
6.2.4　长度和拼接指令 103
6.2.5　比较指令 106
6.2.6　逻辑运算指令 107
6.2.7　for循环指令 110
6.3　指令分派 113
6.4　测试本章代码 115
6.5　本章小结 118
第7章　表 119
7.1　表介绍 119
7.2　表内部实现 121
7.3　表相关API 125
7.3.1　Get方法 126
7.3.2　Set方法 129
7.4　表相关指令 131
7.4.1　NEWTABLE 131
7.4.2　GETTABLE 133
7.4.3　SETTABLE 135
7.4.4　SETLIST 136
7.5　测试本章代码 138
7.6　本章小结 140
第8章　函数调用 141
8.1　函数调用介绍 141
8.2　函数调用栈 143
8.2.1　调用帧实现 144
8.2.2　调用栈实现 145
8.3　函数调用API 147
8.3.1　Load() 148
8.3.2　Call() 149
8.4　函数调用指令 152
8.4.1　CLOSURE 152
8.4.2　CALL 153
8.4.3　RETURN 157
8.4.4　VARARG 158
8.4.5　TAILCALL 159
8.4.6　SELF 160
8.4.7　扩展LuaVM接口 162
8.4.8　改进SETLIST指令 163
8.5　测试本章代码 164
8.6　本章小结 166
第9章　Go函数调用 167
9.1　Go函数登场 167
9.1.1　添加Go函数类型 168
9.1.2　扩展Lua API 169
9.1.3　调用Go函数 170
9.2　Lua注册表 172
9.2.1　添加注册表 172
9.2.2　操作注册表 173
9.3　全局环境 175
9.3.1　使用API操作全局环境 175
9.3.2　在Lua里访问全局环境 178
9.4　测试本章代码 179
9.5　本章小结 181
第10章　闭包和Upvalue 183
10.1　闭包和Upvalue介绍 183
10.1.1　背景知识 183
10.1.2　Upvalue介绍 185
10.1.3　全局变量 187
10.2　Upvalue底层支持 189
10.2.1　修改closure结构体 189
10.2.2　Lua闭包支持 191
10.2.3　Go闭包支持 192
10.3　Upvalue相关指令 195
10.3.1　GETUPVAL 195
10.3.2　SETUPVAL 196
10.3.3　GETTABUP 197
10.3.4　SETTABUP 199
10.3.5　JMP 200
10.4　测试本章代码 202
10.5　本章小结 203
第11章　元编程 205
11.1　元表和元方法介绍 205
11.1.1　元表 206
11.1.2　元方法 206
11.2　支持元表 207
11.3　调用元方法 208
11.3.1　算术元方法 209
11.3.2　长度元方法 211
11.3.3　拼接元方法 211
11.3.4　比较元方法 212
11.3.5　索引元方法 214
11.3.6　函数调用元方法 216
11.4　扩展Lua API 217
11.4.1　GetMetatable() 218
11.4.2　SetMetatable() 218
11.5　测试本章代码 219
11.6　本章小结 222
第12章　迭代器 223
12.1　迭代器介绍 223
12.2　next()函数 226
12.2.1　修改luaTable结构体 227
12.2.2　扩展Lua API 228
12.2.3　实现next()函数 229
12.3　通用for循环指令 229
12.4　测试本章代码 232
12.5　本章小结 234
第13章　异常和错误处理 235
13.1　异常和错误处理介绍 235
13.2　异常和错误处理API 237
13.2.1　Error() 238
13.2.2　PCall() 239
13.3　error()和pcall()函数 240
13.4　测试本章代码 241
13.5　本章小结 242
第三部分　Lua语法和编译器
第14章　词法分析 245
14.1　编译器介绍 245
14.2　Lua词法介绍 247
14.3　实现词法分析器 251
14.3.1　定义Token类型 252
14.3.2　空白字符 254
14.3.3　注释 256
14.3.4　分隔符和运算符 256
14.3.5　长字符串字面量 258
14.3.6　短字符串字面量 259
14.3.7　数字字面量 262
14.3.8　标识符和关键字 263
14.4　LookAhead()和其他方法 264
14.5　测试本章代码 265
14.6　本章小结 267
第15章　抽象语法树 269
15.1　抽象语法树介绍 269
15.2　Chunk和块 270
15.3　语句 272
15.3.1　简单语句 273
15.3.2　while和repeat语句 273
15.3.3　if语句 274
15.3.4　数值for循环语句 275
15.3.5　通用for循环语句 275
15.3.6　局部变量声明语句 276
15.3.7　赋值语句 277
15.3.8　非局部函数定义语句 278
15.3.9　局部函数定义语句 279
15.4　表达式 280
15.4.1　简单表达式 280
15.4.2　运算符表达式 281
15.4.3　表构造表达式 281
15.4.4　函数定义表达式 282
15.4.5　前缀表达式 283
15.4.6　圆括号表达式 284
15.4.7　表访问表达式 284
15.4.8　函数调用表达式 285
15.5　本章小结 286
第16章　语法分析 287
16.1　语法分析介绍 287
16.1.1　歧义 288
16.1.2　前瞻和回溯 289
16.1.3　解析方式 290
16.2　解析块 290
16.3　解析语句 293
16.3.1　简单语句 294
16.3.2　if语句 296
16.3.3　for循环语句 297
16.3.4 局部变量声明和函数定义语句 299
16.3.5　赋值和函数调用语句 300
16.3.6　非局部函数定义语句 302
16.4　解析表达式 303
16.4.1　运算符表达式 304
16.4.2　非运算符表达式 306
16.4.3　函数定义表达式 307
16.4.4　表构造表达式 308
16.4.5　前缀表达式 310
16.4.6　圆括号表达式 311
16.4.7　函数调用表达式 312
16.4.8　表达式优化 313
16.5　测试本章代码 315
16.6　本章小结 316
第17章　代码生成 317
17.1　定义funcInfo结构体 317
17.1.1　常量表 318
17.1.2　寄存器分配 319
17.1.3　局部变量表 320
17.1.4　Break表 323
17.1.5　Upvalue表 324
17.1.6　字节码 325
17.1.7　其他信息 327
17.2　编译块 327
17.3　编译语句 329
17.3.1　简单语句 330
17.3.2　while和repeat语句 331
17.3.3　if语句 333
17.3.4　for循环语句 334
17.3.5　局部变量声明语句 335
17.3.6　赋值语句 337
17.4　编译表达式 339
17.4.1　函数定义表达式 340
17.4.2　表构造表达式 341
17.4.3　运算符表达式 343
17.4.4　名字和表访问表达式 345
17.4.5　函数调用表达式 346
17.5　生成函数原型 347
17.6　使用编译器 349
17.7　测试本章代码 350
17.8　本章小结 350
第四部分　Lua标准库
第18章　辅助API和基础库 353
18.1　Lua标准库介绍 353
18.2　辅助API 355
18.2.1　增强版方法 357
18.2.2　加载方法 358
18.2.3　参数检查方法 359
18.2.4　标准库开启方法 360
18.3　基础库 361
18.3.1　基础库介绍 362
18.3.2　基础库实现 362
18.4　测试本章代码 365
18.5　本章小结 366
第19章　工具库 367
19.1　数学库 367
19.2　表库 369
19.3　字符串库 372
19.4　UTF-8库 374
19.5　OS库 376
19.6　本章小结 379
第20章　包和模块 381
20.1　包和模块介绍 381
20.2　实现包库 386
20.3　测试本章代码 391
20.4　本章小结 392
第21章　协程 393
21.1　协程介绍 393
21.2　协程API 396
21.2.1　支持线程类型 396
21.2.2　支持协程操作 398
21.3　实现协程库 400
21.4　测试本章代码 403
21.5　本章小结 404
附录A　Lua虚拟机指令集 405
附录B　Lua语法EBNF描述 407
后记 409

.　　该符号表示提示或一般注释。
　　该符号表示需要注意的信息或警告。
　　使用本书代码示例
　　本书补充资料（如代码示例、练习等）可从以下网址下载：https://github.com/espruino/making-things-smart。
　　本书是为了帮助你完成那些想要完成的事情。正常情况下，本书所提供的代码用例都可以在你的程序或者文档中使用。除非需引用大段的示例代码，否则你不需要得到我们的许可。例如，将本书中的某部分代码用于程序中并不需要得到许可，但是若想将本书的代码用于销售或者打包在CD-ROM中发布则需要得到我们的许可。引用本书中的内容或者示例代码来回答问题不需要许可，但是如果需要将本书的重要示例代码加入你的产品文档中则需要得到我们的许可。
　　我们希望读者在引用本书内容时指出出处（但非强制要求），通常包括书名、作者、出版社和国际标准书号。比如：“Making Things Smart by Gordon F. Williams (O’Reilly). Copyright 2017 Gordon F. Williams, 978-1-680-45189-4”。
　　在使用本书代码示例的过程中，如果你发现错误或者需要获得以上所提许可，欢迎通过以下邮箱联系我们：
　　bookpermissions@makermedia.com。
　　O’Reilly Safari
　　Safari（之前称为Safari Books Online）是一个以会员制为基础，为企业、政府、教育机构和个人提供图书服务及培训内容的平台。
　　会员可以访问众多的书籍、培训视频、学习资源、互动教程和专题课程等资源，这些资源来自全球的250多家出版社，包括O’Reilly Media、Harvard Business Review、Prentice Hall Professional、Addison-Wesley Professional、Microsoft Press、Sams、Que、Peachpit Press、Adobe、Focal Press、Cisco Press、John Wiley & Sons、Syngress、Morgan Kaufmann、IBM Redbooks、Packt、Adobe Press、FT Press、Apress、Manning、New Riders、McGraw-Hill、Jones & Bartlett、Course Technology等。
　　若需了解更多相关信息，请访问 http://oreilly.com/safari。
　　本书网址为http://shop.oreilly.com/product/0636920031246，https://www.oreilly.com/catalog/errata.csp?isbn=0636920031246列出了本书的勘误。
　　致谢
　　首先要感谢Maker Media团队给我机会完成本书——尽管这是我的第一本书——感谢他们有足够的耐心指导我如何去写一本书！我也十分感谢Brian Jepson和Anna Kaziunas France，尽管他们现在已经不在Maker Media了，但我会开始写作本书是因为他们在其中起了至关重要的作用。
　　我要感谢我那了不起的太太Marianne——不仅仅是因为她在我写作本书的过程和我平时工作中给予的帮助，还因为她在过去10年中给予了我自信，并支持我那些疯狂的想法，让我可以专心工作。
　　如果没有最初这些了不起的支持者，本书和Espruino可能都不会存在。在最开始时正是在他们的帮助下我才完成了第一块Espruino开发板，并且从那之后，在他们的持续帮助下，Espruino才会一步步走向今天的成熟。Espruino论坛中的成员们做出了巨大的贡献，在他们的赞助下，我才有更多时间去完成更多的基于Espruino的有趣项目。同样要十分感谢那些在GitHub中向我提交漏洞报告的人们，正是在他们的帮助下，我才能完善该项目。
　　我现在采用的绝大部分都是开源软件，像Linux（Mint）、GCC、Chromium、Eclipse、Atom、Gimp、Inkscape和LibreOffice等工具。GCC常常被忽视，在我刚开始Espruino相关工作时，许多嵌入式设备还没有一个可用的、免费的C编译器。
　　ST微电子公司的Laurent Desseignes和Sebastien Marsanne在STM32的Espruino开发板方面给予了巨大的支持，还有Michael Dietz 等其他在Nordic Semiconductor译注工作的开发者们，在我们开发Puck.js期间也给予了我们巨大的帮助。
　　谷歌的Fran?ois Beaufort 很出色地帮我们完成了Web Bluetooth和Chrome浏览器物理层的支持，绿色软件园（Green Park Software）的David Park则完成了一个WebBLE 应用程序，该程序在iOS操作系统中实现了Web Bluetooth的支持。还需感谢ARM mbed的Rob Moran、Jonathan Austin、Hugo Vincent 和Simon Ford，他们给了我宝贵的建议，并帮助宣传了Espruino，促使micro:bit 这样的设计方式在Espruino中得以实现。
　　剑桥大学计算机实验室也提供了巨大的帮助——不仅仅因为它所给予我的教育，还因为它在我毕业之后仍给予了我持续支持。Stuart Newstead可以说是一位梦幻级导师，是他让我知道不能将所有时间都花在写代码上，而需要关注更多其他的事情！
　　我还要感谢Tim Hunkin和Rex Garrod，他们在20世纪80年代主持的电视节目《机器的秘密生活》（The Secret Life of Machines）对我有巨大的影响。本书中的打印机项目正是为了对标和模仿他们节目中所提到的传真机。
　　最后，我想说如果没有我的父母Fred和Pat Williams，我可能永远都不会做这件事情。如果在成长道路中没有他们的帮助和支持（如那些无止境供应的电脑器件和电子组件），我也许永远不会走向软件和电子这条路。我的整个童年都在制作和实验，那些电视节目中所提到的项目我都可以直接在我父亲做的设备中进行实验。希望本书可以帮助孩子们更多地像我童年一样，拥有充满兴奋和奇迹的经历。
　　

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　　---------------------------自己动手实现Lua：虚拟机、编译器和标准库---------------------------
　　
　　
　　Lua被广泛应用于游戏开发，是一种非常简单有效的脚本语言，但国内深入讲解Lua虚拟机的书籍几乎没有。秀宏用扎实的技术能力，不仅对Lua从语法、数据结构到原理进行了深度的分析，还使用Go语言一步一步地教会读者还原一个Lua VM的实现过程。在区块链和DSL流行的当下，VM作为底层技术架构的重要性凸显，而这本书对于VM的开发来说是非常好的教材。赶紧阅读此书、下载代码、开始动手属于自己的VM吧！这个过程一定能让你受益匪浅！
　　——凌聪 乐元素CTO
　　Go语言诞生10年有余，日渐成熟。Go在云计算和区块连等领域成为事实上的首选语言，七牛云几乎所有基础设施都是使用Go语言构建的。《自己动手实现Lua》一本难得的Go语言实战的图书，通过它你将一步步学习和掌握如何用Go去构建一门商业成熟的语言。
　　——许式伟 七牛云创始人
　　脚本语言，从源代码到真正执行指定功能，到底经历了什么样的过程？你是不是探究过？编译原理教程很多，不过多以理论为主。本书以Lua语言为研究对象，以Go为实现工具，步步为营，带我们完整实现了Lua虚拟机、编译器和标准库，让读者能知其然，而且知其所以然。相信读完之后，一方面，你能对Lua背后的机制了如指掌，另一方面，再看其他脚本语言应该也不会感觉神秘了。说不定，你也能设计并实现一门自己的脚本语言。
　　——臧秀涛 InfoQ副总编
　　Lua是一种轻量小巧的脚本语言，非常非常适合超高性能的Web网关型服务、轻量级Web应用、Web页面渲染类应用等，搭建超高性能和并发服务。实际场景中，我们使用OpenResty和Lua语言构建过百亿级接口类服务和十亿级页面渲染类服务，且实现了复杂的业务逻辑，在用Lua实现时我们也踩了很多坑。本书教大家如何动手实现Lua语言，知其所以然，能让大家更好地使用Lua这把瑞士军刀解决更多场景的问题。市面上的Lua书籍本身就少，大家可以在学习Lua的过程中配合本书以达到更好的学习效果。
　　——张开涛 《亿级流量网站架构》作者