Lua 5.1.1 源代码阅读笔记：

 

Lua 5.1.1 源代码阅读笔记： （推荐在Notepad++中打开并开启C语言模式）     去年的《程序员》上半年部分除了第二期之外，其他的都不怎么样；但是今年的却不一样，特别是算法与开源手册这两章，真实极务实的。这一期中，发现 了Lua 这块圭玉，十分欣喜。下载把玩两天后，感觉语法不怎么样，有点混，不清晰，除此之外，定位什么的都相当精彩！昨天读了读 "The implementation of Lua 5.0"，感触挺多的，今天决定看看源代码，试炼一下。 一段一段的说吧，先是数据表示的数据结构：（Lua.h 72～82） #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 以上是Lua的八种结构（虽然上面不止八种）： ① Nil（nil空类型，类似于Scheme的‘（），Python的None）， ② Boolean（布尔值）， ③ Number（数字是C中的Double，和PASCAL中的Real，只在一些特殊的机型上才会被替换为Integer），④String（字符串不是C的ASCIZ，是类PASCAL型）， ⑤ Table（就是一个Table，但是可以用任意的类型（除nil）来索引任意的类型，5.0后使用了侯捷先生所谓的无痛哲学，包装了Table和Array） ⑥ Function（当然是函数了，即所谓的First-Class，广泛用于Scheme，ML中，相当的方便） ⑦ UserData（自定义的用户数据结构，有Light和Heavy两种，后者由Lua来分配管理，用GC） ⑧ Thread（线程，CoRoutine） 怎么样，上面几个#define就明白了吧？（Lua的作者们似乎受PASCAL的影响很深，从T前缀可见；另外从命名法可以看出） 接着：（lua.h 120～126） LUA_API int   (lua_gettop) (lua_State *L); LUA_API void  (lua_settop) (lua_State *L, int idx); LUA_API void  (lua_pushvalue) (lua_State *L, int idx); ………… LUA_API int   (lua_checkstack) (lua_State *L, int sz); 显然，这是基本的Stack的操作，别的不说，我们看看lua_State，这是什么呢？（Lstate.h 100～126） struct lua_State {   CommonHeader;   lu_byte status;   StkId top;  /* first free slot in the stack */   StkId base;  /* base of current function */   …………   TValue l_gt;  /* table of globals */   TValue env;  /* temporary place for environments */   GCObject *openupval;  /* list of open upvalues in this stack */   GCObject *gclist;   struct lua_longjmp *errorJmp;  /* current error recover point */   ptrdiff_t errfunc;  /* current error handling function (stack index) */ }; 观察一下，应该是虚拟机的Stack部分。当中省略了一部分。在"The implementation of Lua 5.0"中有这么一段关于Lua的数据表示： typedef struct {  int t;  Value v; } TObject; 和 typedef union {  GCObject *gc;  void *p;  lua_Number n;  int b; } Value; 这是Lua的数据表示，既然用了union那么自然，C在这个方面的类型检查并不是非常的严厉，所以一切的数据都可以装得下，且只用一个统一的指 针就好了，不用void *转换。诚然这样极为浪费存储器空间，但是，大家仔细想想，Lua的用途是什么？Lua可以用来配置C/C++程序，这就是它的 定位。数学计算，sorry，it's not my business. 继续，对于一个指向内存特定区域的GCObject是什么样的呢？（Lstate.h 135～144） union GCObject {   GCheader gch;   union TString ts;   union Udata u;   union Closure cl;   struct Table h;   struct Proto p;   struct UpVal uv;   struct lua_State th;  /* thread */ }; 名字都很清晰，代码真是没的说，对于仅仅需要地址的TString，Udata和Closure用union，对于Table，Proto，UpVal，thread自然需要更多的信息。看看TString：（Lobject.h 199～207）
	作者： 125.33.54.*   2006-11-8 16:48 　 回复此发言

2

Lua 5.1.1 源代码阅读笔记

typedef union TString {   L_Umaxalign dummy;  /* ensures maximum alignment for strings */   struct {     CommonHeader;     lu_byte reserved;     unsigned int hash;     size_t len;   } tsv; } TString; 其中L_Umaxalign是 typedef LUAI_USER_ALIGNMENT_T L_Umaxalign ; 而LUAI_USER_ALIGNMENT_T是 #define LUAI_USER_ALIGNMENT_T union { double u; void *s; long l; } 明白了吗？这里是一个对齐（Alignment），对齐double，void*和long。为什么要写这三个？不是double最长吗？根据不 同的机器，不同的编译器的定义是不同的。因此同时用这三者来代表最长的数和最长的指针。这一点可以从注释中看出来，同样，为什么叫“USER”呢，因为这 因机器而定，需要USER们来修改。 TString中的dummy自然就是占位符咯。 看看Udata：（Lobject.h 215～223） typedef union Udata {   L_Umaxalign dummy;  /* ensures maximum alignment for `local' udata */   struct {     CommonHeader;     struct Table *metatable;     struct Table *env;     size_t len;   } uv; } Udata; Udata这种用户类型也是由Table来完成的，但是从这里暂时还看不出来Udata怎么区分Light和Heavy的。 该代码下放的Proto部分有个TValue其原型：（Lobject.h 73～75） typedef struct lua_TValue {   TValuefields; } TValue; 而TValuefields：（Lobject.h 71） #define TValuefields Value value; int tt 这就是所谓的TObject二元组（value,tag）。 对于频频出现的CommonHeader，有：（Lobject.h 43） #define CommonHeader GCObject *next; lu_byte tt; lu_byte marked 有一个问题目前还是不清楚，即dummy要做最大的对齐，但是uv和tsv明显比dummy占用的字节要多，那么怎么对齐呢？ 在展示两端赋值语句：（Lobject.h 138～141） #define setthvalue(L,obj,x) /  { TValue *i_o=(obj); /   i_o->value.gc=cast(GCObject *, (x)); i_o->tt=LUA_TTHREAD; /   checkliveness(G(L),i_o); } 以及：（Lobject.h 119～120） #define setnvalue(obj,x) /   { TValue *i_o=(obj); i_o->value.n=(x); i_o->tt=LUA_TNUMBER; } 逻辑很清晰，由特定的宏函数来赋值。同样，我们看看Light和Heavy的Udata： #define setpvalue(obj,x) /   { TValue *i_o=(obj); i_o->value.p=(x); i_o->tt=LUA_TLIGHTUSERDATA; } 和 #define setuvalue(L,obj,x) /   { TValue *i_o=(obj); /     i_o->value.gc=cast(GCObject *, (x)); i_o->tt=LUA_TUSERDATA; /     checkliveness(G(L),i_o); } 向用一个i_o指针指向l-value。 这里，笔者对（x）的结构不太熟悉，因而追踪setuvalue(L,obj,x)的caller：（Lapi.c 1018～1027） LUA_API void *lua_newuserdata (lua_State *L, size_t size) {   Udata *u;   lua_lock(L);   luaC_checkGC(L);   u = luaS_newudata(L, size, getcurrenv(L));   setuvalue(L, L->top, u);      //注：在这里   api_incr_top(L);   lua_unlock(L);   return u + 1; } 接着回头看lua_State，那个栈类型：（Lstate.h 103） StkId top;  /* first free slot in the stack */ 接着是StkId：（Lobject.h 193） typedef TValue *StkId;  /* index to stack elements */ 原来就是一个指向TValue的指针呀。cast的定义是：（Llimits.h 75） #define cast(t, exp) ((t)(exp)) 接着是checkliveness：(LObject.h 111～113） #define checkliveness(g,obj) /   lua_assert(!iscollectable(obj) || /   ((ttype(obj) == (obj)->value.gc->gch.tt) && !isdead(g, (obj)->value.gc))) 其中iscollectable：(LObject.h 189） #define iscollectable(o) (ttype(o) >= LUA_TSTRING) 还有isdead：（Lgc.h 70） #define isdead(g,v) ((v)->gch.marked & otherwhite(g) & WHITEBITS) 另外还有GCheader：（Lobject.h 49～51） typedef struct GCheader {   CommonHeader; } GCheader; 总体说来，这些结构都不难，但是组织得很好。解释一下吧： setXvalue（）中的X是类型的代称。对于非GC类型，直接设置其Value的值及tt的值；对于GC类型，要用cast将该L- Value转换成 GCObject *，接着设置tt，再检查是否活跃checkliveness(G(L),i_o)。checkliveness中 再断言iscollectable，其 gc的gcheader的tt是否与这个obj的类型一样，再者isdead。其中的iscollectable 用的方法是观察obj的tt是否大于 LUA_TSTRING，因为在那之后的都是可以收集的。