Lua Userdata 的元表 (Metatable)
在Lua C API编程上,经常有一些博客会说,必须使用luaL_newmetatable
和luaL_setmetatable
来给userdata
加元表。还说给userdata
加的元表不是普通的table
。于是本着不信邪的态度,我翻了一下源码并自己尝试写了一些测试。
普通的表能做userdata
的元表么
对于这个问题,我觉得是可以的,因为Lua中只有这一种数据结构,不存在什么特别的表。
class A
{public:A() { cout << "A ctor " << this << endl; }~A() { cout << "A dtor " << this << endl; }
};int close_A(lua_State* L)
{A* pa=static_cast<A*>(lua_touserdata(L, 1));cout << "Closing A: " << pa << endl;pa->~A();return 0;
}int test(lua_State* L)
{auto ptr = new (lua_newuserdata(L, sizeof(A))) A;lua_newtable(L);lua_pushcfunction(L, close_A);lua_setfield(L, -2, "__gc");lua_setmetatable(L, -2);return 1;
}int main()
{auto L = luaL_newstate();luaL_openlibs(L);lua_register(L, "test", test);if (luaL_loadstring(L, "t=test()")) {cout << "Failed to load string." << endl;cout << lua_tostring(L, -1) << endl;}else if (lua_pcall(L, 0, 1, NULL)) {cout << "Error: " << lua_tostring(L, -1) << endl;}lua_close(L);return 0;
}
运行结果
A ctor 001EF910
Closing A: 001EF910
A dtor 001EF910
可以看到,__gc
元方法被正确的调用了,因此元表无论在Lua层还是在C层都跟普通的表没有区别。
luaL_*metatable
做了什么
通过翻看Lua源码可以弄清楚这一点。在lauxlib.h
和lauxlib.c
中:
#define luaL_getmetatable(L,n) (lua_getfield(L, LUA_REGISTRYINDEX, (n)))LUALIB_API int luaL_newmetatable (lua_State *L, const char *tname) {if (luaL_getmetatable(L, tname) != LUA_TNIL) /* name already in use? */return 0; /* leave previous value on top, but return 0 */lua_pop(L, 1);lua_createtable(L, 0, 2); /* create metatable */lua_pushstring(L, tname);lua_setfield(L, -2, "__name"); /* metatable.__name = tname */lua_pushvalue(L, -1);lua_setfield(L, LUA_REGISTRYINDEX, tname); /* registry.name = metatable */return 1;
}LUALIB_API void luaL_setmetatable (lua_State *L, const char *tname) {luaL_getmetatable(L, tname);lua_setmetatable(L, -2);
}LUALIB_API void *luaL_testudata (lua_State *L, int ud, const char *tname) {void *p = lua_touserdata(L, ud);if (p != NULL) { /* value is a userdata? */if (lua_getmetatable(L, ud)) { /* does it have a metatable? */luaL_getmetatable(L, tname); /* get correct metatable */if (!lua_rawequal(L, -1, -2)) /* not the same? */p = NULL; /* value is a userdata with wrong metatable */lua_pop(L, 2); /* remove both metatables */return p;}}return NULL; /* value is not a userdata with a metatable */
}LUALIB_API void *luaL_checkudata (lua_State *L, int ud, const char *tname) {void *p = luaL_testudata(L, ud, tname);if (p == NULL) typeerror(L, ud, tname);return p;
}
从中不难看出,luaL_newmetatable
先尝试获取与tname
绑定的一个表,如果不为nil
,则返回0,但此时该表已经获取并放在了栈上。如果为nil
,则在栈上新建一个{__name=$tname}
这样的表,然后复制一份,并通过lua_setfield
设置为某个表中对应键为$tname
的值,返回1。
luaL_setmetatable
显然是先获取绑定的表,然后将表设置为原栈顶元素的元表。需要注意的是luaL_setmetatable
不会自动新建元表,因此当获取一个不存在的表时,会引起逻辑上的错误。
luaL_getmetatable
是一个很简单的宏,但这里的LUA_REGISTRYINDEX
多少让人有些迷惑。其实Lua官方手册已经给出了解释. 大意就是,这是一个伪索引,对应着一个全局表 (不妨成为registry
) ,其真正存储位置不在Lua的虚拟栈上,但是可以通过操作栈的函数来操作这个表。这个表只能通过C API来操作访问,Lua层无法访问到这个表。可以用来存储模块数据等。
所以其实luaL_*metatable
只是将registry
表作为参照,将新建的表存入到registry
中。luaL_checkudata
也不过是将userdata
的元表和registry
中存储的元表进行直接比较(rawequal
)。
还有一点需要注意,在luaL_newmetatable
中,新建的元表有__name
键。此键类似于其他语言的"类型",是Lua解释器用来显示信息所用的元属性。在Lua层中就可以尝试. 例如:
mt={__name="JustName"}
t={}
setmetatable(t,mt)
print(type(t),t)
运行结果是:
table JustName: 0000000000779e10
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