实现Lua中数据类型的源码分享

2024-07-21 23:04:27

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供稿：网友

概述

在Lua中有8种基础类型：nil、boolean、number、string、userdata、function、thread和table。可以使用函数type查看某个变量或值的类型，返回相应的类型名称。像其他动态语言一样，在语言中没有类型定义的语法，每个值都携带了它自身的类型信息。下面将通过Lua 5.2.1的源码来看类型的实现。

源码实现

Lua将值表示成带标志的联合结构，代码如下（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 };

可以看出结构体有两个成员：

一个是整型的tt_用来表示数据类型，Lua中所有的数据类型定义如下（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

可以看到实现了9种数据类型，其中把语法中userdata分为LUA_TLIGHTUSERDATA和LUA_TUSERDATA，其中前一种类型即为轻量级userdata（light userdata），轻量级userdata是一种表示C指针的值，对Lua虚拟机来说，这种数据类型不需要GC（垃圾回收），其指向的内存由用户分配和释放；后一种userdata类型完全userdata（full userdata），内存是由Lua虚拟机分配，并有GC机制负责处理。

结构体lua_TValue另一个数据成员是value_，它是一个联合体，代码如下（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 };

通过注释，可以很容易理解每个成员的含义，但有必要对以下几个成员说明：

numfield：用来表示所有数值，其实质对应的是double类型。包括整型也是用这个来表示。另外在Lua 5.3实现，分开了整型和浮点数的表示。

GCObject *gc：用来指向那些需要垃圾回收的对象，包括string、table、function、完全userdata和thread类型。GCObject用来表示可以垃圾回收的对象，它也是一个联合体，其代码如下（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 };

其中成员GCheader gch主要用于GC回收机制使用。其他成员比如TString ts才是真正存储值的结构，而这些数据结构也会有GCheader，用于GC管理。

总的来说，Lua中各种数值类型结构如下：

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