用户自定义类型《lua程序设计》 28章笔记

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本实例实现一种很简单的类型------布尔数组。C语言可以实现将每个布尔值存储在一个bit中，从而减少内存用量。

必须的一些宏

Code Snippet

#defineBITS_PER_WORD (CHAR_BIT * sizeof(unsignedint)) //bit
#defineI_WORD(i) ((unsignedint) i / BITS_PER_WORD) //bitword
#defineI_BIT(i) 1<<((unsignedint) (i) % BITS_PER_WORD) //word bit

lua函数 lua_newuserdata
该函数会根据指定大小分配一块内存，并将对应的userdata压入栈中最后返回这个内存块的地址。

以下函数用lua_newuserdata创建一个新的布尔数组

以下函数用lua_newuserdata创建了一个新的布尔数组

Code Snippet

typedefstructNumArray{
intsize;
unsignedintvalues[1];
}NumArray;
staticintnewarray(lua_State * L)
{
size_tnBytes;
NumArray * a;
intn = luaL_checkint(L,1); //
luaL_argcheck(L,n>=1,1,"invalid size"); //>1
nBytes = sizeof(NumArray) + I_WORD(n-1)*sizeof(unsignedint);
a = (NumArray * ) lua_newuserdata(L,nBytes);
a->size = n;
for(inti = 0;i<I_WORD(n-1);i++)
a->values[i] = 0;//
return 1;
}

只要lua注册好newarray就可以通过 a = array.new(1000) 来创建一个数组。array.set(array,index,value)在数组中存储元素。

Code Snippet

staticintsetarray(lua_State * L)
{
NumArray * a = (NumArray * ) lua_touserdata(L,1);
intindex = luaL_checkint(L,2);
luaL_checkany(L,3);
if(lua_toboolean(L,3))
a->values[I_WORD(index)] |= I_BIT(index);
else
a->values[I_WORD(index)] |= I_BIT(index);
return 0;
}

对应的有getarray

Code Snippet

staticintgetarray(lua_State * L)
{
NumArray * a= (NumArray * ) lua_touserdata(L,1);
intindex = luaL_checkint(L,2);
lua_pushboolean(L,a->values[I_WORD(index)] & I_BIT(index));
return 1;
}

下面还定义了一个函数用于检索一个数组大小

Code Snippet

staticintgetsize(lua_State * L)
{
NumArray * a = (NumArray*) lua_touserdata(L,1);
lua_pushinteger(L,a->size);
return 1;
}

最后需要代码来初始化这个库

Code Snippet

staticconststructluaL_Regarraylib[] =
{
{"new",newarray},
{"set",setarray},
{"get",getarray},
{"size",getsize},
{NULL,NULL}
};
intluaopen_array(lua_State * L)
{
luaL_register(L,"array",arraylib);
return 1;
}

28.2 元表

一种辨别不同类型的userdata的方法是，为每种类型创建一个唯一的过元表，每当创建一个userdata后，就用相应的元表来标记它。每当和到一个userdata之后，就检查它是否拥有正确元表。由于lua代码不能改变usedata的元表，因此也无法欺骗代码。

通常辅助库提供了一些函数来实现这些内容，可以使用的辅助库函数有

int luaL_newmetatable(lua_State * L,const char * name) 创建一个新的table用作元表，并将其压栈，然后将这个table与注册表中的指定名称关联起来
int luaL_getmetatable(lua_State * L ,const char * name) 可以在注册表中检测与name关联的元表
void * luaL_checkudata(lua_State * L ,int index,const char * name) 可以检查栈中指定位置上是否有一个userdata，或者它不具有正确名称，就会引发一个错误。否则就返回这个usrdata的地址。

下面开始修改代码：

1.必须创建一元表

Code Snippet

intluaopen_array(lua_State * L)
{
luaL_newmetatable(L,"LuaBook.array");
luaL_register(L,"array",arraylib);
return 1;
}

2.修改newarray 使其为所有新建的数组设置这个元表

Code Snippet

staticintnewarray(lua_State * L)
{
size_tnBytes;
NumArray * a;
intn = luaL_checkint(L,1); //
luaL_argcheck(L,n>=1,1,"invalid size"); //>1
nBytes = sizeof(NumArray) + I_WORD(n-1)*sizeof(unsignedint);
a = (NumArray * ) lua_newuserdata(L,nBytes);
a->size = n;
for(inti = 0;i<I_WORD(n-1);i++)
a->values[i] = 0;//
luaL_getmetatable(L,"LuaBook.array");
lua_setmetatable(L,-2);
return 1;
}

3.最后，setarray getarray getzie 必有检其第一个参数是不回为一个合法的数组。所以定义了如下宏

Code Snippet

#definecheckarray(L) \\par (NumArray*) luaL_checkudata(L,1,"LuaBook.array")

28.3 面向对象的访问

下一步就是这种新类型变换为一个对象，然后就可以用普面向对象的语法来使用它们了如

a = array.new(1000)
print(a:size()) --1000
a:set(10,true)
print(a:get(10)) –true

注意：a: size() 等价于a.size(a) 因此，必须使用表达式a.size返回前面定义的函数getsize。实现这一点的关键是使用__index元方法。对于table而言Lua会在找不到指定key时调用这个，对于userdata，则会在每次访问都调用它。假设运行如下代码

local metaarray = getmetatable(array.new(1)) --创建一个数组
metaarray.__index = metaarray
metaarray.set = array.set
metaarray.get = array.get
metaarray.size = array.size

第一行创建了数组，并将它的元表赋予metaarray。然后将metaarray.__index设置为metaarray。当对size求值时，lua会尝试通过a的元表__index字段来查这个值最后就找到了array.size()

其实，在c中也可以达到相同的效果，甚至还可以做的更好现在数组是一种具有操作的对象，可以无须在table array中保存这些操作。程序库只要导出一个用于创建新数组函数new就可以了。所有其它操作都可以作为对象的方法。c代码同样可以直接注册这些方法。操作getsize，getarray和setarray无须作任何改变唯一改变的是注册它们的方式。首先需要设置两个独立的函数列表，一个用于常规函数，一个用于方法

Code Snippet

staticconststructluaL_Regarraylib_f[] =
{
{"new",newarray},
{NULL,NULL}
};
staticconststructluaL_Regarraylib_m[] =
{
{"set",setarray},
{"get",getarray},
{"size",getsize},
{NULL,NULL}
};

新的打开函数luaopen_array必须创建过元表，并将它赋予__index字段，然后在元表中注册所有方法，最后创建并填充array table。

Code Snippet

intluaopen_array(lua_State * L)
{
luaL_newmetatable(L,"LuaBook.array");
/*.__index = */
lua_pushvalue(L,-1); //
lua_setfield(L,-2,"__index");
luaL_register(L,NULL,arraylib_m);
luaL_register(L,"array",arraylib_f);
return 1;
}

其中用到了 luaL_register的另一个特性。在第一次调用中，以NULL作为库名,luaL_register不会创建任何用于存储函数的table，而是以栈顶的table作用存储函数的table。在本本例中栈顶table就是元表本身，因此lua_register会将所有方法放入其中，第二次调用luaL-register则提供了一个表名，它就根据此名倒地一个新的table，并将指定的函数注册在这个table中。

28.4 数组的访问

另一种写法是常规的数组写法 a[i] 。由于函数setarray和getarray所接受的参数次序暗剑相应元方法的次序。因此在lua代码中可以快速的将这些元方法定义为。

local metaarray = getmetatable(array.new(1))
metaarray.__index = array.get
metaarray.__newindex=array.set
metaarray.__len=array.size

如果还要更完美，可以在c代码中注册这些方法，为此需要再次修改初始化函数

Code Snippet

staticconststructluaL_Regarraylib_f[] =
{
{"new",newarray},
{NULL,NULL}
};
staticconststructluaL_Regarraylib_m[] =
{
{"__newindex",setarray},
{"__index",getarray},
{"__len",getsize},
{NULL,NULL}
};

Code Snippet

intluaopen_array(lua_State * L)
{
luaL_newmetatable(L,"LuaBook.array");
luaL_register(L,NULL,arraylib_m);
luaL_register(L,"array",arraylib_f);
return 1;
}

28.5 轻量级userdata (light userdata)

之前介绍的是full userdata，Lua还提供了另一种轻量级userdata(light userdata)。事实上，轻量级userdata仅仅表示的是C指针的值，即(void*)。由于它只是一个值，所以不用创建。如果需要将一个轻量级userdata放入栈中，调用lua_pushlightuserdata即可。full userdata和light userdata之间最大的区别来自于相等性判断，对于一个full userdata，它只是与自身相等，而light userdata则表示为一个C指针，因此，它与所有表示同一指针的light userdata相等。再有就是light userdata不会受到垃圾收集器的管理，使用时就像一个普通的整型数字一样