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lua数据类型

发表于 更新于

Lua是动态类型语言,变量不要类型定义,只需要为变量赋值。 值可以存储在变量中,作为参数传递或结果返回。

八种基本数据类型

Lua的类型系统是相对稳定的。很长时间里，Lua只有6个基本类型：nil，number，string，table，function和userdata（实际上，直到Lua 3.0为止，之前的C函数和Lua函数有不同的内部类型，但是这个差异对于调用者是透明的）。唯一真正的改变来自于Lua 5.0，这个版本引入了两个新类型：thread和boolean。

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#define LUA_TNONE	(-1)

#define LUA_TNIL	0
#define LUA_TBOOLEAN	1
#define LUA_TLIGHTUSERDATA	2        //void *
#define LUA_TNUMBER	3                        //lua3后采用double精度表示数字整型
#define LUA_TSTRING	4                        //TString
#define LUA_TTABLE	5                        //Table
#define LUA_TFUNCTION	6                //CClosure、LClosure
#define LUA_TUSERDATA	7                //void *
#define LUA_TTHREAD	8                        //协程

变量第一次赋值之前，值为nil。

第一类值

lua中所有值都是第一类值，他们可以存在变量中（无论全局变量还是局部变量）或table中，可以作为函数参数，可以作为返回值。

Lua通用数据结构的实现

C语言中实现通用数据结构的一般做法

如果要使用一个通用的数据结构来表示不同的数据类型，一般的做法是：

  • 需要一个字段来存储数据的类型
  • 需要存储不同的数据类型的数据

这里有这两种实现方法

  1. 定义一个公共的数据结构作为基础类型，里面存储的都是表达这个数据的基础信息，其他具体的类型是从这里派生出来的 。 这就是一般的面向对象的思路。
  2. 使用联舍（ union ）来将所有数据包进来

上面两种做法各有利弊 。 在Lua代码中，一般采用两种做法相结合的方式。

具体实现

Lua需要进行GC操作的数据类型都会有一个CommonHeader宏定义的成员，并且这个成员在结构体定义的最开始部分。

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#define CommoHeader GCObject *next; lu_byte tt; lu_byte marked

任何需要进行垃圾回收处理的Lua数据类型，必然以CommonHeader作为该结构体定义的最开始部分。如果熟悉C++类的实现原理，可以将CommoHeader这个成员理解为一个基类的所有成员，而其他需要回收处理的数据类型均从这个基类继承下来，所以它们的结构体定义的开始部分就是这个成员。

还有一个名为GCheader的结构体，其中的成员只有Common Header：

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typedef struct GCheader {
    CommonHeader;
} GCheader;

于是，在Lua中就使用了GCObject联合体将所有需要进行垃圾回收的数据类型囊括了进来：

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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 */
};

GCObject这个联合体，将所有需要进行垃圾回收的数据类型全部囊括其中，这样定位和查找不同类型的数据时就方便多了。

还有几种数据类型是不需要进行垃圾回收的，Lua中将GCObject和它们一起放在了联合体Value中：

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typedef union {
  GCObject *gc;
  void *p;//LUA_TLIGHTUSERDATA
  lua_Number n;//LUA_TNUMBER
  int b;//LUA_TBOOLEAN
} Value;

到了这一步 ，差不多可以表示Lua中所有的数据类型了。但是还欠缺一点东西，那就是这些数据到底是什么类型的。于是Lua代码中又有了TValue，它用于将Value和类型结合在一起。

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#define TValuefields	Value value; int tt

typedef struct lua_TValue {
  TValuefields;
} TValue;

前面提到过， Lua同时采用了两种方式来做到数据统一。根据前面的分析，这表现在以下两个方面。

  • 具体类型中有CommonHeader用来存放所有数据类型都通用的字段
  • TValue作为统一表示所有数据的数据结构，内部使用了联合体Value将所有数据都包起来

在具体的代码中，TValue用于统一地表示数据，而一旦知道了具体的类型，就需要使用具体的类型了。因此，代码中有不少涉及TValue与具体类型之间转换的代码，其主要逻辑都是将TValue中的tt、value与具体类型的数据进行转换。
如将lua Number转换为TValue的宏setnvalue：

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#define setnvalue(obj,x) \
  { TValue *i_o=(obj); i_o->value.n=(x); i_o->tt=LUA_TNUMBER; }

从lua-5.1.1中分离出来的动态类型实现代码

ltypes

reference

《Lua设计与实现》

Debemos esforzarnos por vencer todas las dificultades y procurar el mejor resultado posibl.

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