实现Lua中数据类型的源码分享
(编辑：jimmy 日期: 2024/12/24 浏览：2)
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：
最后，关于Lua的数据类型实现，值得指出使用带标志的结构体来表示Lua的数值类型，使得Lua中任何一种数据类型至少占用的空间是个16字节（结构体还需要对其），就算nil类型，也会占用8个字节的空间，因此拷贝Lua值是比较耗时的。下一篇文章将讨论Lua字符串的实现。
以上所述就是本文的全部内容了，希望大家能够喜欢。