Lua_Trace 1. Lua数据结构

2024-04-03

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2.3k 词

                    <p>摘要:[Lua_Trace] 1. Lua数据结构 - TValue</p>
                <br />
                <p>
欲深入了解Lua，我认为先从数据结构开始是必要的，</p>

本文将由Lua基础数据结构(TValue)讲起, 进而衍生至TString, Table ⋯ 等。

此源码分析的版本为 : Lua 5.3.1

1. TValue : 基础数据

Lua中所有的数据结构都由TValue衍伸，以OO的概念来看它就有点像是基底类(abstract)般的存在着，因此采C语言来模拟,就是定义出一个通用的结构体作为”父类”,然后子类的结构体中以这个父类作为结构体的第一个成员变量。


//lobject.h
typedef struct lua_TValue TValue;
struct lua_TValue {

TValuefields;

};
/*

Tagged Values. This is the basic representation of values in Lua,

an actual value plus a tag with its type.

*/

#define TValuefields	Value value_; int tt_

tt_可再区分为 tt (low byte) & marked (hight byte)，前者表示数据的类型(详细可见下表)，后者则是GC回收用途的标记(marked)。

value_则是存放各种数据，事实上Lua将数据区分为两大类：

1. 原始类型 : 透过C语言表示的对应类型，例：void *p表示 light userdata、int 表示 boolean、double 表示 lua_Number‧‧‧等。

因此如为原始类型的数据，则根据其tt_类型将数据对应的置于Value union中的 p (void *), b (int), f(lua_CFunction), i (lua_Integer), n(lua_Number)中。

2. 可被GC回收类型 : 统一使用GCObject的指针表示。


//lobject.h
union Value {

GCObject gc;    / collectable objects */

void p;         / light userdata /

int b;           / booleans /

lua_CFunction f; / light C functions /

lua_Integer i;   / integer numbers /

lua_Number n;    / float numbers */

};

GCObject的成员由 GCObject指针*next, 数据类型tt与回收标签marked组成，其中tt与marked两者同TValue中的tt_定义，也是为了识别该数据的类型。

可被GC回收的数据类型都有个共同点就是其结构的第一个成员皆是CommonHeader，此手法同前面提到OO概念，在Lua源码中算是蛮常见的，因此CommonHeader可算是所有GC回收类型的父类。


/*
 Common type has only the common header
*/
struct GCObject {
  CommonHeader;
};
/*

Common Header for all collectable objects (in macro form, to be

included in other objects)

*/

#define CommonHeader	GCObject *next; lu_byte tt; lu_byte marked

GCUnion : 专针对GC类型进行转型的数据结构


//lstate.h
/*

Union of all collectable objects (only for conversions)

/

union GCUnion {

GCObject gc;  / common header /

struct TString ts;

struct Udata u;

union Closure cl;

struct Table h;

struct Proto p;

struct lua_State th;  / thread */

};

一些会被GC回收的类型都集合在GCUnion中 (ex : TString, Udata, Closure, Table, Proto, lua_State)

相对的，GC回收的数据类型中它的第一项元素往往是CommonHeader (GCObject的共有定义，前面也才刚提到)

事实上GCUnion的主用功能是拿来转型之用，由于在Lua栈上的数据都视为TValue

故Lua运用一些定义(define)协助转型(ex : hvalue)，而这过程中常透过GCUnion来取回数据的真实类型。

例如 : Table -> TValue -> GCUnion - > Table

上述原Table类型的变量可能因为被存入栈中后被统一视为TValue，

因此如果需要正确的将TValue转型为Table则可透过 hvalue (如下程序) 协助，仔细追朔其中不难发现它最后都会透过GCUnion来达到正确的类型。


//lvm.c
Table *h = hvalue(t);
//lobject.h
#define hvalue(o)	check_exp(ttistable(o), gco2t(val_(o).gc))
#define val_(o)		((o)->value_)
//lstate.h
#define gco2t(o)  check_exp((o)->tt == LUA_TTABLE, &((cast_u(o))->h))
#define cast_u(o)	cast(union GCUnion *, (o))

有任何错误请指正，后续我将尽可能的再补充详细

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