一、global_State,lua_State与G表
Lua支持多线程环境,使用 lua_State
结构来表示一个独立的 Lua 线程(或协程)。每个线程都需要一个独立的全局环境。而lua_State
中的l_G指针,指向一个global_State结构,这个就是我们常说的G表,也就是一个全局变量和虚拟机全局资源的集合。
struct lua_State {
CommonHeader;
lu_byte status;
StkId top; /* first free slot in the stack */
StkId base; /* base of current function */
global_State *l_G;
CallInfo *ci; /* call info for current function */
const Instruction *savedpc; /* `savedpc' of current function */
StkId stack_last; /* last free slot in the stack */
StkId stack; /* stack base */
CallInfo *end_ci; /* points after end of ci array*/
CallInfo *base_ci; /* array of CallInfo's */
int stacksize;
int size_ci; /* size of array `base_ci' */
unsigned short nCcalls; /* number of nested C calls */
unsigned short baseCcalls; /* nested C calls when resuming coroutine */
lu_byte hookmask;
lu_byte allowhook;
int basehookcount;
int hookcount;
lua_Hook hook;
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) */
};
下面看看global_State,它
是 Lua 虚拟机全局的状态结构体,存储了与整个 Lua 虚拟机相关的全局数据和资源。它是为整个 Lua 实例共享的数据结构,而非单个线程或协程。
typedef struct global_State {
stringtable strt; /* hash table for strings */
lua_Alloc frealloc; /* function to reallocate memory */
void *ud; /* auxiliary data to `frealloc' */
lu_byte currentwhite;
lu_byte gcstate; /* state of garbage collector */
int sweepstrgc; /* position of sweep in `strt' */
GCObject *rootgc; /* list of all collectable objects */
GCObject **sweepgc; /* position of sweep in `rootgc' */
GCObject *gray; /* list of gray objects */
GCObject *grayagain; /* list of objects to be traversed atomically */
GCObject *weak; /* list of weak tables (to be cleared) */
GCObject *tmudata; /* last element of list of userdata to be GC */
Mbuffer buff; /* temporary buffer for string concatentation */
lu_mem GCthreshold;
lu_mem totalbytes; /* number of bytes currently allocated */
lu_mem estimate; /* an estimate of number of bytes actually in use */
lu_mem gcdept; /* how much GC is `behind schedule' */
int gcpause; /* size of pause between successive GCs */
int gcstepmul; /* GC `granularity' */
lua_CFunction panic; /* to be called in unprotected errors */
TValue l_registry;
struct lua_State *mainthread;
UpVal uvhead; /* head of double-linked list of all open upvalues */
struct Table *mt[NUM_TAGS]; /* metatables for basic types */
TString *tmname[TM_N]; /* array with tag-method names */
} global_State;
再进一步讲,lua_state 是暴露给用户的数据类型,既表示一个 lua 程序的执行状态,也指代 lua 的一个线程(在官方文档中)。每个线程拥有独立的数据栈以及函数调用栈,还有独立的调试钩子和错误处理设置。所以我们不应当简单的把lua_state 看成一个静态的数据集,它是一个lua 线程的执行状态。所有的lua C API 都是围绕这个状态机:
或把数据压入堆栈,或取出,或执行栈顶的函数,或继续上次被中断的执行过程。
从 lua 的使用者的角度看,global_state 是不可见的。我们无法用公开的 api 取到它的指针,也不需要引用它。但分析lua 的实现就不能绕开这个部分。
global_state 里面有对主线程的引用,有注册表管理所有全局数据,有全局字符串表,有内存管理函数,有GC 需要的把所有对象串联起来的相关信息,以及一切 lua 在工作时需要的工作内存。
二、_ENV 是什么
_ENV其实代表的是当前函数的环境,一个环境就是一个表,该函数被限定为只能访问该表中的域,或在函数体内自己定义的变量。
在 Lua 中,会为每个代码段增加一个预定义上值,即 _ENV 。他是一个外部局部变量,会将代码段中使用的 “全局变量” 存在这个 _ENV 中。
Lua 编译器会将以下代码段进行转换,全局变量都会被带上 _ENV
local i = 10
j = 100
k = j + i
print(i, j, k)
会被转换为
local i = 10
_ENV.j = 100
_ENV.k = _ENV.j + i
print(i, _ENV.j, _ENV.k)
对于上面的代码段, _ENV 的存在点,可以理解为如下
local _ENV = 初始化
return function (...)
local i = 10
_ENV.j = 100
_ENV.k = _ENV.j + i
print(i, _ENV.j, _ENV.k)
end
这里可以注意到 _ENV
是一个代码段外部的局部变量 ,但是他会进行初始化,理论上他可以是任意的表,但是为了维护全局的概念,所以这里会使用 _G
进行初始化,这样就让我们无感知的使用到了全局。
我们可以将 _ENV 和 _G 进行打印,在不进行修改的情况下,_ENV 和 _G 两者其实都是同一个表
do
print(_ENV, _G) --> table: 0x6000007d4200 table: 0x6000007d4200
end
setfenv(1,{})
print(a)
(lapi.c)
79 static Table *getcurrenv (lua_State *L) {
80 if (L- >ci == L- >base_ci) /* no enclosing function? */
81 return hvalue(gt(L)); /* use global table as environment */
82 else {
83 Closure unc = curr_func(L);
84 return func ->c.env;
85 }
86 }
三、Lua的热更
理解了ENV,热更部分可以先参考Lua 的代码加载和热更新方式
未完待续...