TValue结构

TValue这个结构体是Lua的通用结构体,,Lua中的所有的数据都可以使用这个结构体来表示.很容易想到,在面向对象中,这个结构体是一个基类,派生出来的都是其他的子类.

TValue结构体内部有几个宏, 展开之后就是这样的:

typedef struct lua_TValue {
    union {
      union GCObject {
        struct GCheader {
          GCObject *next; lu_byte tt; lu_byte marked;
        } gch;

        union TString ts;
        union Udata u;
        union Closure cl;
        struct Table h;
        struct Proto p;
        struct UpVal uv;
        struct lua_State th;  /* thread */
      } gc;

      void *p;
      lua_Number n;
      int b;
    } value;
    int tt;
} TValue;

这个结构体定义,总体来说分为两个部分:tt存放的数据类型,而value域存放的是各种数据.而在其中,又划分为两个部分,可gc的数据类型使用union放在一起,剩下的就是不可gc的数据类型了:void*,lua_Number,int.

gc union

gc union的定义,可以看到各种可gc的类型(Tstring,Udata..etc)和一个GCHeader放在 一起,也就是说,当这部分还是数据的时候,数据部分启用,否则就是gc部分了.这里的GCHeader包括了三个部分:next指针将可gc的数据串联成链表,tt表示数据类型,marked存放的gc处理时的颜色值.
这是另一种方式的使用C语言实现的面向对象,对外部而言,TValue结构体可以看作是”基类”,真正进行处理时,再根据数据类型决定到底使用value union中的哪个数据部分.可以看到lua源代码中定义了很多宏就是这样操作Tvalue数据指针的,比如:

#define hvalue(o)   check_exp(ttistable(o), &(o)->value.gc->h)

这个宏定义了如何从TValue指针得到Table结构体:首先判断数据类型是Table,然后将value的gc union中Table *h取出.

反之,要从一个具体的类型转换再赋值为相应的TValue,Lua源代码中也提供了相应的宏.因为TValue结构体的中的value域是一个union,所以其实随便强制转换为其中的哪一种类型都可以,不过看上去最舒服的写法还是直接转换为公共类型GCObject了,比如:

#define setsvalue(L,obj,x)   { TValue *i_o=(obj);     i_o->value.gc=cast(GCObject *, (x)); i_o->tt=LUA_TSTRING; checkliveness(G(L),i_o); }

GCObject

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 */
};

其中的GCheader展开是这样的:

typedef struct GCheader {
  CommonHeader;
} GCheader;

而随便抽在GCObject结构体中的数据类型结构体定义,都发现也包含了一个CommonHeader结构体,比如:

typedef struct Table {
  CommonHeader;
  lu_byte flags;
  lu_byte lsizenode;  /* log2 of size of `node' array */
  struct Table *metatable;
  TValue *array;  /* array part */
  Node *node;
  Node *lastfree;  /* any free position is before this position */
  GCObject *gclist;
  int sizearray;  /* size of `array' array */
} Table;

换言之,在GCObject中,无论是哪个数据结构体,都自己有一份CommonHeader.仔细观察,其实GCObject这个union的内存分布,最开始部分无论如何都是留给CommonHeader的.这样做,就保证了一个存放在TValue结构体中的数据,既可以使用CommonHeader关于GC的部分,也可以使用到自己本身的数据部分了.