理解全局变量的存储_G及其C语言实现
来源:互联网 发布:知乎 管理者 编辑:程序博客网 时间:2024/05/24 06:55
在Lua脚本层,Lua将所有的全局变量保存在一个常规的table中,这个table被称为全局环境,并且将这个table保存在一个全局变量_G中,也就是说在脚本中可以用_G获取这个全局table,并且有_G._G == _G,在默认情况,Lua在全局环境_G中添加了标准库比如math、函数比如pairs等。
可以通过下面代码,可以递归打印_G中的所有信息:
function treaverse_global_env(curtable,level)
for key,value in pairs(curtable or {}) do
local prefix = string.rep(" ",level*5)
print(string.format("%s%s(%s)",prefix,key,type(value)))
--注意死循环
if (type(value) == "table" ) and key ~= "_G" and (not value.package) then
treaverse_global_env(value,level + 1)
elseif (type(value) == "table" ) and (value.package) then
print(string.format("%sSKIPTABLE:%s",prefix,key))
end
end
end
treaverse_global_env(_G,0)
注意Lua虚拟机本身是不会使用_G这个变量的,在脚本中,可以任意改变这个变量_G的值,不会影响任何环境或副作用。比如下面代码:
local cf = loadstring(" local i=0 i=i+1 print(i) ")
--从后面两个输出我们可以看出,生成的函数的环境就是全局_G
print(cf,getfenv(cf),_G) -- function: 0025AF58 table: 00751C68 table: 00751C68
--改变_G的值
_G = {}
cf() --1
--虽然改变了_G的值,但函数的的环境仍然是全局环境table地址仍然是00751C68
print(cf,getfenv(cf),_G) -- function: 0075AF58 table: 00751C68 table: 0075B468
默认情况下,在Lua中当compiles a chunk时,都是以_G作为环境的,当然可以通过函数load或loadfile,改变compiles a chunk时的环境。在C中,可以使用lua_load(类似有luaL_load*作为前缀的辅助函数)
来load a lua chunk,load的后得到的函数,默认情况下,它的第一个upvalue就是_G,我们可以改变第一个upvalue,来改变得到的函数执行环境。
变量_G是在C中注册的(源码linit.c, lbaselib.c中),在C中,可以直接调用lua_pushglobaltable把这个全局环境压入栈中,在lua5.2 该函数实质就是从注册表中获取这个全局环境,即lua_pushglobaltable用下面宏定义的:
#define lua_pushglobaltable(L) lua_rawgeti(L, LUA_REGISTRYINDEX, LUA_RIDX_GLOBALS)
这里的LUA_REGISTRYINDEX是Lua注册表(注册表是lua虚拟机范围内是全局唯一的)的伪索引,LUA_RIDX_GLOBALS是全局环境在注册表中的索引(也就说,全局环境_G是虚拟机范围内是全局唯一的)。
最后可以通过源码,来了解一下_G全局环境的变量的注册。在一个Lua虚拟机中,用一个全局结构global_State来管理多个lua_State。在调用luaL_newstate()时,在创建一个全局结构global_State和一个lua_State后,
luaL_newstate会调用f_luaopen,然后f_luaopen调用init_registry来初始化注册表,函数init_registry代码如下:
/*
** 创建注册表和表中预定义的值
*/
static void init_registry (lua_State *L, global_State *g) {
TValue mt;
/*创建注册表,初始化注册表数组部分大小为LUA_RIDX_LAST*/
Table *registry = luaH_new(L);
sethvalue(L, &g->l_registry, registry);
luaH_resize(L, registry, LUA_RIDX_LAST, 0);
/*把这个注册表的数组部分的第一个元素赋值为主线程的状态机L(这里所说的线程并非是os的线程,而是lua的状态机概念)*/
/*即 registry[LUA_RIDX_MAINTHREAD] = L */
setthvalue(L, &mt, L);
luaH_setint(L, registry, LUA_RIDX_MAINTHREAD, &mt);
/*把注册表的数组部分的第二个元素赋值为全局表,即registry[LUA_RIDX_GLOBALS] = table of globals */
sethvalue(L, &mt, luaH_new(L));
luaH_setint(L, registry, LUA_RIDX_GLOBALS, &mt);
通过init_registry函数的实现可以看出,在创建注册表的同时,创建了全局环境,并把这个全局表赋值给注册表数组部分的第二个元素。通过下面代码,把上面创建的全局表注册到脚本中的,这样在脚本就可以使用变量_G来获取全局表了,代码如下:
static const luaL_Reg loadedlibs[] = {
{"_G", luaopen_base},
{LUA_LOADLIBNAME, luaopen_package},
/*
**省略了一些代码
*/
{LUA_DBLIBNAME, luaopen_debug},
{NULL, NULL}
};
LUALIB_API void luaL_openlibs (lua_State *L) {
const luaL_Reg *lib;
/* 从'loadedlibs'中调用函数,并把调用的结果res除了package.loaded[modname]=res */
/*同时设置到全局变量modname中,供脚本层调用*/
for (lib = loadedlibs; lib->func; lib++) {
luaL_requiref(L, lib->name, lib->func, 1);
lua_pop(L, 1); /* remove lib */
}
/*
**省略了一些代码
*/
}
在函数luaopen_base中会把脚本用到的函数注册到全局表, 代码如下:
static const luaL_Reg base_funcs[] = {
{"assert", luaB_assert},
{"collectgarbage", luaB_collectgarbage},
/*
**省略了一些代码
*/
{"xpcall", luaB_xpcall},
{NULL, NULL}
};
LUAMOD_API int luaopen_base (lua_State *L) {
/* 设置_G._G = _G*/
lua_pushglobaltable(L);
lua_pushglobaltable(L);
lua_setfield(L, -2, "_G");
/*在全局表中添加脚本中用到的全局函数*/
luaL_setfuncs(L, base_funcs, 0);
lua_pushliteral(L, LUA_VERSION);
lua_setfield(L, -2, "_VERSION"); /* set global _VERSION */
return 1;
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