lua userdata 汇总

关注

转载最新推荐文章于 2026-05-26 16:16:55 发布 3.4k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Lua中Userdata类型源码实现 1、概述 Lua中userdata分两种，一种是轻量级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，其实现就是一个void *p指针；后一种userdata类型完全userdata（full userdata），内存是由Lua虚拟机分配，并有GC机制负责处阅读详情

lua_newuserdata简单使用 (http://blog.youkuaiyun.com/slionls/article/details/23358795)

userdata (http://www.shouce.ren/api/lua/5/_157.htm)

How free up memory allocated by lua_newuserdata with delete operator? (http://stackoverflow.com/questions/21792657/how-free-up-memory-allocated-by-lua-newuserdata-with-delete-operator)

========================================================================================

原网址：Lua中的userdata （http://www.jellythink.com/archives/587）

轻量级userdata

怎么又有了一个轻量级userdata了？这货又是什么？专业点，叫做“light userdata”。我在前面总结的userdata叫做“full userdata”。

轻量级userdata是一种表示C指针的值（即void *）。由于它是一个值，所以不用创建它。要将一个轻量级userdata放入栈中，只需要调用lua_pushlightuserdata即可。

voidlua_pushlightuserdata(lua_State*L,void*p);

尽管两种userdata在名称上差不多，但它们之间还是存在很大不同的。轻量级userdata不是缓冲，只是一个指针而已。它也没有元表，就像数字一样，轻量级userdata不受到垃圾收集器的管理。

轻量级userdata的真正用途是相等性判断。一个完全userdata是一个对象，它只与自身相等。而一个轻量级userdata则表示了一个C指针的值。因此，它与所有表示同一个指针的轻量级userdata相等。可以将轻量级userdata用于查找Lua中的C对象。

现在就来说一种轻量级userdata的使用，还记的我在《再说C模块的编写（2）》中总结的注册表么？谈及注册表的key的时候，说使用UUID是一种不错的方案，现在就使用轻量级的userdata结合static来实现无冲突的key。

// 压入轻量级userdata，一个static变量的地址

lua_pushlightuserdata(L,(void*)&key);

lua_pushstring(L,"JellyThink");

lua_settable(L,LUA_REGISTRYINDEX);

由于静态变量的地址在一个进程中具有唯一性，所以绝对不会出现重复key的问题。

// 从注册表中取对应的值

lua_pushlightuserdata(L,(void*)&key);

lua_gettable(L,LUA_REGISTRYINDEX);

对于轻量级的userdata，我想我的总结不会到此结束的；但是，在这里也不会做更多的总结的，在以后，遇到了light userdata时，我再根据项目实例进行总结。而今天这篇博文就到此结束了。下一篇再见。

========================================================================================

0、Lua中使用userdata类型来表示在C中定义的类型。userdata只是提供了一块原始的内存区域，可以用来存储任何东西，并且，在lua中userdata没有任何预定义的操作。在C中调用函数lua_newuserdata会根据指定的大小分配一块内存，并将相应的userdata压入栈中，最后返回这个内存块的地址：void *lua_newuserdata(lua_State *L,size_t size)。

1、实质在C中定义lua的userdata，与定义C模块完全类似，只不过通常这时需要通过调用lua_newuserdata来告诉lua分配一块额外的内存，而在内存所有相关的操作都是在C中的定义的，实质就是C模块中的接口。注意这块分配的额外内存是由Lua垃圾收集器来管理的，无须关心起释放等情况。

2、在实现一个Lua的程序库或userdate，必须保证该库或userdata的接口不应破坏C数据或在Lua中导致core dump。

3、可以为每种userdata创建一个唯一的元表，来辨别不同类型的userdata，每当创建了一个userdata后，就用相应的元表来标记它，而每得到一个userdata后，就检查它是否拥有正确的元表，注意Lua代码中不能改变userdata的元表(当能增加已有元表的属性，比如对元表key为__index赋值)。通常是将这个元表存储在注册表中，也类型名作为key，元表为value。辅助库提供了一些函数来实现这些：

int luaL_newmetatable(lua_State*L, const char *tname);

void luaL_getmetatable(lua_State *L,const char *tnaem);

void *luaL_checkudata(lua_State*L,int index,const char *tname);

4、轻量级userdata是一种表示C指针的值(即void*)，要将一个轻量级userdata放入栈中，只需要调用lua_pushlightuserdata即可。轻量级userdata只是一个指针而已。它没有元表，就像数字一样，轻量级userdata无须受垃圾收集器的管理。

5、Lua在释放完全userdata所关联的内存时，若发现userdata对应的元表还有__gc元方法，则会调用这个方法，并以userdata自身作为参数传入。利用该特性，可以再回收userdata的同时，释放与此userdata相关联的资源。

========================================================================================

原网址： http://blog.codingnow.com/2006/09/lua_cclosure_upvalue.html

lua cclosure 的 upvalue 数量限制

最近写的代码中出了一个奇怪的 bug ，很难调试出来。经过一个晚上的挣扎，终于发现了问题。

第一个问题，在 C 函数中，不能随意的时候 lua_State 中的虚拟机堆栈，如果需要大量使用堆栈，应该先调用 lua_checkstack 。少量使用堆栈，（在 LUA_MINSTACK 20 ）之下时则没有问题。这个问题其实在文档里有写，我看过忘记了 :( 不过我个人还是觉得 lua_checkstack 的语义有点奇怪，从字面上看，这个 api 不应该有副作用。它能增加可用堆栈的大小违背了 checkstack 的词义。

第二个问题，当从 lua 调用 C 函数时，当参数数量不足的时候，并不会填入 nil 作为缺省参数。比如，写了一个 C 函数，接受两个参数。当 lua 中调用这个 C 函数时，如果仅传入一个参数，那么在 C 中 stack 上 index 2 位置的值并不一定是 nil 。这个时候我们应该用 lua_gettop 得到准确的参数个数以做适当的处理，或者直接在进入 C 函数时调用一次 lua_settop(L,2) 强制堆栈扩展到两个。

第三个问题，就是一开始最为迷惑我的问题。在生成 cclosure 的时候，upvalue 不能超过 255 个。而这一点并没在文档中说明，运行时压入超过 255 个 upvalue 也不会报错。知道仔细查看源码才发现其中的秘密。

按 lua 的设计，upvalue 的个数应该只受内存大小的限制。但是我的程序在生成一个拥有 258 个 upvalue 的 cclosure 时，upvalue 的个数变成了奇怪的 2 个。我的直觉告诉我，2 == 258%256 。查看源码证实了我的想法，cfunction 的 upvalue 的数量用了一个 byte 记录。究其原因，在于 lua 的 object 用了好几个标记量方便虚拟机运作（比如 gc 用到的 mark 位），当 upvalue 的数量也用一个 byte 的时候，刚好四个 byte 凑齐一个 32bit 字。

为什么我会用到如此之多的 upvalue ，这里就牵扯到最近发现的一个给 lua 写 C 扩展的技巧。

一般，C 对象保存在 lua 中都采用 userdata 的形式。userdata 会参与 gc 的过程，所以不必考虑内存释放的问题。但是，往往 C 对象会对 lua 中其它对象做使用上的引用，而 userdata 本身不具备这个能力。以前我的做法是，使用 lua_ref 得到一个整数引用，放在 userdata 中，到 userdata 的 __gc 被触发或者用户主动释放时，作 lua_unref 操作。这样做不太美观，也有一点点效率问题。

最近发现，简单的 C 扩展，我们完全可以用 C closure 实现，把扩展数据放在 upvalue 中。引用的 lua 对象可以直接放进 upvalue ，而其他 C 数据，可以再生成一个 userdata 写入 upvalue 。这个 closure 可以根据调用时的输入参数决定对它内部的数据做何种操作。

用这个技术，我实现了一个简单的循环队列，它会比用 lua table 实现的队列稍微高效一些。使用时，可以调用 C 扩展函数创建一个队列对象（其实是一个 c closure），然后用这个 closure 做进队列和出队列的操作。当传入参数的时候，就把参数进队列，不传参数的时候就把队首的元素出队列。同时可以根据返回值知道队列时候为空和为满。

========================================================================================

关键函数：

void *lua_newuserdata (lua_State *L, size_t size);
　　新建full userdata。
　　（1）分配一块指定大小的内存；
　　（2）将该full userdata压栈；
　　（3）返回该内存块的地址给主机程序，主机程序能够随意使用这块内存。

　　void luaL_argcheck (lua_State *L,int cond,int arg,const char *extramsg);
　　检查条件是否满足。

　　void luaL_newmetatable (lua_State *L, const char *tname);
　　创建userdata可用的metatable。
　　如果registry已经有tnme键值，则函数返回0；
　　否则，创建一个[tname, metatable]，并放入registry，并返回1。
　　两种情况下，都会讲tname对应的值入栈。
　　堆栈+1

　　void *luaL_checkudata (lua_State *L, int index, const char *tname);
　　检查在栈中指定位置的对象是否为带有给定名字的metatable（registry中键tname对应的值）的usertata。是则返回userdata地址，否则返回NULL。

　　void luaL_getmetatable (lua_State *L, const char *tname);
　　获取registry中的tname对应的metatable，并入栈。注意区分lua_getmetatable函数。

　　void luaL_setmetatable (lua_State *L, const char *tname);
　　将栈顶对象的metatable设置为registry表中键tname对应的值。注意区分lua_setmetatable函数。

　　int lua_getmetatable (lua_State *L, int index);
　　获取index对应的table的metatable，并入栈。如果该table没有metatable，则返回0，且堆栈不变。

　　void lua_setmetatable (lua_State *L, int index);
　　将栈顶的table出栈并设置给index处的值作为metatable。
　　堆栈-1

（二）利用metatable标识userdata来增加代码的安全性

　　上面的C库是有缺陷的，比如我们怎么确保例子中setarray的第一个参数就是我们想要的数组userdata，而不是别的不相关的userdata呢？userdata是一种lua类型，它可以用来表示宿主语言中的各种自定义类型对象，为了区分特定类型，我们使用的方法是：
　　我们单独为该数组创建一个metatable，每次创建数组userdata时，我们设置其和metatable的关联。每次我们访问数组的时候，都检查一下其是否有一个正确的metatable即可。也就是利用不同的metatable来标记不同类型的userdata。因为Lua代码不能够改变userdata的metatable，所以Lua不会伪造我们的代码。

（五）light userdata

　　light userdata不同于full userdata，它有如下特点：
　　（1）full userdata代表Lua中的C对象，light userdata代表一个C指针的值（也就是一个void *类型的值）。由于它是一个值，我们不能创建他们（同样的，我们也不能创建一个数字）。
　　（2）仅仅是一个指针，像数字一样，没有metatables，light userdata不需要垃圾收集器来管理她。
　　（3）可以用于表示不同类型的对象，我们在Lua中使用light userdata表示C对象。

　　因为它是一个值，任何指向同一个C地址的light userdata都相等。

　　void lua_pushlightuserdata (lua_State *L, void *p);
　　将一个light userdata入栈。

（六）userdata相关的资源释放

　　Lua以__gc元方法的方式提供了finalizers。这个元方法只对userdata类型的值有效。当一个userdata将被收集的时候，并且userdata有一个__gc域，Lua会调用这个域的值（应该是一个函数）：以userdata作为这个函数的参数调用。这个函数负责释放与userdata相关的所有资源，比如说文件描述符、窗口句柄等。