實現(xiàn)Lua中數(shù)據(jù)類型的源碼分享

概述

    在Lua中有8種基礎(chǔ)類型：nil、boolean、number、string、userdata、function、thread和table?？梢允褂煤瘮?shù)type查看某個變量或值的類型，返回相應(yīng)的類型名稱。像其他動態(tài)語言一樣，在語言中沒有類型定義的語法，每個值都攜帶了它自身的類型信息。下面將通過Lua 5.2.1的源碼來看類型的實現(xiàn)。

   源碼實現(xiàn)

     Lua將值表示成帶標志的聯(lián)合結(jié)構(gòu)，代碼如下（lobject.h）：

 90 /* 
 91 ** Union of all Lua values 
 92 */ 
 93 typedef union Value Value; 
100 /* 
101 ** Tagged Values. This is the basic representation of values in Lua, 
102 ** an actual value plus a tag with its type. 
103 */ 
104  
105 #define TValuefields  Value value_; int tt_ 
400 struct lua_TValue { 
401  TValuefields; 
402 }; 

可以看出結(jié)構(gòu)體有兩個成員：

    一個是整型的tt_用來表示數(shù)據(jù)類型，Lua中所有的數(shù)據(jù)類型定義如下（lua.h）：

78 #define LUA_TNIL    0 
79 #define LUA_TBOOLEAN    1 
80 #define LUA_TLIGHTUSERDATA 2 
81 #define LUA_TNUMBER   3 
82 #define LUA_TSTRING   4 
83 #define LUA_TTABLE   5 
84 #define LUA_TFUNCTION    6 
85 #define LUA_TUSERDATA    7 
86 #define LUA_TTHREAD   8 

可以看到實現(xiàn)了9種數(shù)據(jù)類型，其中把語法中userdata分為LUA_TLIGHTUSERDATA和LUA_TUSERDATA，其中前一種類型即為輕量級userdata（light userdata），輕量級userdata是一種表示C指針的值，對Lua虛擬機來說，這種數(shù)據(jù)類型不需要GC（垃圾回收），其指向的內(nèi)存由用戶分配和釋放；后一種userdata類型完全userdata（full userdata），內(nèi)存是由Lua虛擬機分配，并有GC機制負責(zé)處理。

 結(jié)構(gòu)體lua_TValue另一個數(shù)據(jù)成員是value_，它是一個聯(lián)合體，代碼如下（lobject.h）：

 96 #define numfield  lua_Number n;  /* numbers */ 
103 typedef LUA_NUMBER lua_Number;(lua.h) 
392 #define LUA_NUMBER   double(luaconf.h) 
391 union Value {  
392  GCObject *gc;  /* collectable objects */ 
393  void *p;     /* light userdata */ 
394  int b;      /* booleans */ 
395  lua_CFunction f; /* light C functions */ 
396  numfield     /* numbers */ 
397 }; 

通過注釋，可以很容易理解每個成員的含義，但有必要對以下幾個成員說明：

    numfield：用來表示所有數(shù)值，其實質(zhì)對應(yīng)的是double類型。包括整型也是用這個來表示。另外在Lua 5.3實現(xiàn)，分開了整型和浮點數(shù)的表示。

    GCObject *gc：用來指向那些需要垃圾回收的對象，包括string、table、function、完全userdata和thread類型。GCObject用來表示可以垃圾回收的對象，它也是一個聯(lián)合體，其代碼如下（lstate.h）

185 union GCObject { 
186  GCheader gch; /* common header */ 
187  union TString ts; 
188  union Udata u; 
189  union Closure cl; 
190  struct Table h; 
191  struct Proto p; 
192  struct UpVal uv; 
193  struct lua_State th; /* thread */ 
194 }; 

其中成員GCheader gch主要用于GC回收機制使用。其他成員比如TString ts才是真正存儲值的結(jié)構(gòu)，而這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也會有GCheader，用于GC管理。

    總的來說，Lua中各種數(shù)值類型結(jié)構(gòu)如下：

    最后，關(guān)于Lua的數(shù)據(jù)類型實現(xiàn)，值得指出使用帶標志的結(jié)構(gòu)體來表示Lua的數(shù)值類型，使得Lua中任何一種數(shù)據(jù)類型至少占用的空間是個16字節(jié)（結(jié)構(gòu)體還需要對其），就算nil類型，也會占用8個字節(jié)的空間，因此拷貝Lua值是比較耗時的。下一篇文章將討論Lua字符串的實現(xiàn)。

以上所述就是本文的全部內(nèi)容了，希望大家能夠喜歡。