lua源码笔记-基本数据结构

Posted 2021-04-10 砸弹

最近读了《lua设计与实现》，配合着看了lua的源代码，把学习的心得做一个笔记记录下来。看的源代码版本是最新的v5.4-beta。

value

每一门动态语言中都会用一个通用的结构来存储数据，这样才能实现给一个变量赋不同类型的值，lua中这个数据结构是 TValue。

(lobject.h)

/*** Union of all Lua values*/typedef union Value { struct 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 */} Value;

/*** Tagged Values. This is the basic representation of values in Lua:** an actual value plus a tag with its type.*/
#define TValuefields Value value_; lu_byte tt_
typedef struct TValue { TValuefields;} TValue;

(llimits.h)

typedef unsigned char lu_byte;

可以看到TValue分成两个部分：value_ 是一个union 用来存储不同数据，tt_ 是一个无符号字节类型用于存储类型信息。

tt_中最低的0-3四位用于存储数据类型，4-5两位用于存储variant子类型，第6位用于标记是否可回收。

(lobject.h)

/*** tags for Tagged Values have the following use of bits:** bits 0-3: actual tag (a LUA_T* value)** bits 4-5: variant bits** bit 6: whether value is collectable*/

actual tag

lua中一共八种基本类型nil、boolean、number、string、table、function、thread、userdata，lightuserdata是userdata的一种内部实现。另外三种类型none、upval、prototype为解释器内部的类型，每个类型的标志位如下。

(lua.h)

/*** basic types*/#define LUA_TNONE (-1)
#define LUA_TNIL 0#define LUA_TBOOLEAN 1#define LUA_TLIGHTUSERDATA 2#define LUA_TNUMBER 3#define LUA_TSTRING 4#define LUA_TTABLE 5#define LUA_TFUNCTION 6#define LUA_TUSERDATA 7#define LUA_TTHREAD 8
#define LUA_NUMTAGS 9

(lobject.h)

/*** Extra tags for non-values*/#define LUA_TUPVAL LUA_NUMTAGS /* upvalues */#define LUA_TPROTO (LUA_NUMTAGS+1) /* function prototypes */
/*** number of all possible tags (including LUA_TNONE)*/#define LUA_TOTALTAGS (LUA_TPROTO + 2)

is collactable

tt_中第6位为可回收标志位，如果为1，value_的值作为一个GCObject的指针指向下一个垃圾回收(GC)中的下一个对象。用这个指针来实现垃圾回收中的链表。

(lobject.h)

/*** Common Header for all collectable objects (in macro form, to be** included in other objects)*/#define CommonHeader struct GCObject *next; lu_byte tt; lu_byte marked

/* Common type for all collectable objects */typedef struct GCObject { CommonHeader;} GCObject;

/* Bit mark for collectable types */#define BIT_ISCOLLECTABLE (1 << 6)

从这可以看出来lua类型的继承关系。

nil

基本nil类型的value_字段并没有保存数据，所有数据都保存在tt_字段中。nil 有两种特殊的值，variant为1 用作table中的空槽和 2 用作table的key没找到的返回值。

(lobject.h)

/*** Variant tag, used only in tables to signal an empty slot** (which might be different from a slot containing nil)*/#define LUA_TEMPTY (LUA_TNIL | (1 << 4))
/*** Variant used only in the value returned for a key not found in a** table (absent key).*/#define LUA_TABSTKEY (LUA_TNIL | (2 << 4))

boolean

boolean类型没有特殊的子类型，只是使用了value_字段当作int b保存值。

(lobject.h)

#define ttisboolean(o) checktag((o), LUA_TBOOLEAN)
#define bvalue(o) check_exp(ttisboolean(o), val_(o).b)

number

number 类型使用 variant来区分 float和integer，把value_当作不同类型来存储数据。

(lobject.h)

/* Variant tags for numbers */#define LUA_TNUMFLT (LUA_TNUMBER | (1 << 4)) /* float numbers */#define LUA_TNUMINT (LUA_TNUMBER | (2 << 4)) /* integer numbers */
#define nvalue(o) check_exp(ttisnumber(o), \ (ttisinteger(o) ? cast_num(ivalue(o)) : fltvalue(o)))#define fltvalue(o) check_exp(ttisfloat(o), val_(o).n)#define ivalue(o) check_exp(ttisinteger(o), val_(o).i)

以上就是lua保存三种基本数据类型的结构，下期分析一下string类型的数据结构和相关操作。