关于好玩的作文（有没有什么好玩好学的）

最近体验了一下Openresty，了解到Openresty里使用lua语言来增强了Nginx的能力，所以又去了解了一下lua，lua语言小而精悍，lua引擎也值得学习。周末看了一下lua引擎的一些实现，也体验了一下lua语言的一些东西，本文简单介绍一下，后续有时间的话再写文章分析引擎的实现。

1 在c语言中嵌入lua引擎

lua引擎本身是一个库，类似V8一样，我们可以把它嵌入到其他项目中，我们首先安装相关文档安装lua(我安装的是5.1.5)。然后写个demo体验一下。

1. #include<lua.h>
2. #include<lualib.h>
3. #include<lauxlib.h>
4. #include<stdio.h>
6. intecho(lua_State*L){
7. printf("world");
8. }
10. intmain(intargc,char*argv[]){
11. ints=0;
12. lua_State*L=lua_open();
13. //注册个自定义的函数
14. lua_register(L,"echo",echo);
15. luaL_openlibs(L);
16. //执行lua脚本
17. luaL_dofile(L,"hello.lua");
18. lua_close(L);
19. return1;
20. }

编译上面的代码

1. gcchello.c-llua-lm-ldl

然后写个hello.lua脚本。

1. print("hello");
2. echo();

执行./a.out，我们看到输出了hello world。这个是个简单的体验demo，和直接使用lua提供的命令行工具类似，只不过我们这里还拓展了一个自定义的echo函数给lua脚本调用。如果我们想动态地执行一段脚本，而不是执行一个lua文件，也是可以的。

1. #include<lua.h>
2. #include<lualib.h>
3. #include<lauxlib.h>
4. constchar*script="print('hi');";
5. intmain(intargc,char*argv[]){
6. lua_State*L=lua_open();
7. luaL_openlibs(L);
8. luaL_dostring(L,script);
9. lua_close(L);
10. return1;
11. }

编译执行以上代码我们会看到输出hi。以上这些似乎没什么大的作用，因为我们执行简单地使用lua语言提供的能力。而lua的能力绝不止于此，lua称为胶水语言，除了可以嵌入其他语言中，还支持拓展。下面我们看如果拓展lua的能力。

2 基于lua的demo运行时

虽然这里只是简单地拓展lua，但是这里称之为运行时是因为类似Node.js基于V8一样，我们也可以通过拓展lua来实现一个基于lua的运行时。下面我们看看怎么拓展(也就是怎么调用其他语言的代码，这里是c)。新建一个test.c文件。

1. #include<lua.h>
2. #include<lualib.h
3. >#include<lauxlib.h>
4. staticinttest(lua_State*L){
5. //取栈第一个参数
6. constchar*a=luaL_checkstring(L,1);
7. //返回值入栈
8. lua_pushstring(L,(constchar*)"hi");
9. return1;
10. }
12. staticconststructluaL_Regreg_test[]={
13. {"test",test},
14. {NULL,NULL}
15. };
17. intluaopen_test(lua_State*L){
18. constchar*libName="test";
19. luaL_register(L,libName,reg_test);
20. return1;
21. }

lua和c是通过一个栈进行通信的，lua调用c函数的时候，c函数可以从栈中获取lua的参数，也可也从栈中返回执行结果给lua。我们把以上代码编译成一个动态库。

1. gcctest.c-fPIC-shared-otest.so

然后写个测试lua demo。

1. localtest=require"test"
2. a=test.test("helloworld!")
3. print(a)

我们可以看到在lua中成功调用了test模块的test函数，并输出hi。当我们require"test"的时候，lua会去当前目录找test.o，并且执行其中的luaopen_test函数。luaopen_前缀是约定，test则是模块名称。当前去哪里找需要加载的模块这个我们可以设置。我们分析一下c文件的代码，看看拓展lua时的一些内容。首先看luaL_register。

1. LUALIB_APIvoid(luaL_register)(lua_State*L,constchar*libname,constluaL_Reg*l){
2. luaI_openlib(L,libname,l,0);
3. }

我们主要关注luaL_register的第二第三个参数libname和luaL_Reg。因为知道这个参数的格式，我们才知道怎么写c代码。其中name是库名称，也就是我们require时传的字符串。luaL_Reg的定义如下

1. typedefint(*lua_CFunction)(lua_State*L);
3. typedefstructluaL_Reg{
4. constchar*name;
5. lua_CFunctionfunc;
6. }luaL_Reg;

luaL_Reg是封装了kv的一个结构体，。name是导出的函数名称，即在lua中可以调用的函数。func则是对应的函数，当在lua执行name函数时就会执行func的代码。

3 lua变量存储的设计

lua是动态类型的语言，意味着一个变量的值的类型是可以改变的，下面看一下lua中是如何设计底层的存储的。lua所有变量都使用TValue结构体来表示。

1. #defineTValuefieldsValuevalue;inttt
3. typedefstructlua_TValue{
4. TValuefields;
5. }TValue;

里面只有两个字段。tt是表示变量类型。lua的类型比较简单。如下

1. #defineLUA_TNIL0
2. #defineLUA_TBOOLEAN1
3. #defineLUA_TLIGHTUSERDATA2
4. #defineLUA_TNUMBER3
5. #defineLUA_TSTRING4
6. //数组和对象都使用一种类型
7. #defineLUA_TTABLE5
8. #defineLUA_TFUNCTION6
9. #defineLUA_TUSERDATA7
10. #defineLUA_TTHREAD8

接下来我们看看Value的定义。

1. typedefunion{
2. GCObject*gc;
3. void*p;
4. lua_Numbern;
5. intb;
6. }Value;

Value里分为两种类型，一种是不需要gc的，比如数字，一种是需要gc的，比如数组，lua是带gc的语言。我们继续看GCObject。

1. unionGCObject{
2. GCheadergch;
3. unionTStringts;
4. unionUdatau;
5. unionClosurecl;
6. structTableh;
7. structProtop;
8. structUpValuv;
9. structlua_Stateth;/*thread*/
10. };

我们看到GCObject是一个联合体，可以存储不同类型的变量。我们再看看TString的定义。

1. typedefunionTString{
2. L_Umaxaligndummy;/*内存对齐，性能优化*/
3. struct{
4. CommonHeader;
5. lu_bytereserved;
6. unsignedinthash;
7. size_tlen;
8. }tsv;
9. }TString;

字符串结构体里面主要的字段时len和hash，len就是字符串的长度，hash类似一个索引，lua中的字符串不是存储在结构体本身的，而是统一管理起来，主要是为了复用，比如有两个变量的值都是同一个字符串，那么lua中，只会存储一个字符串值，而这两个变量都会通过hash指向这个字符串的值。我们可以看一下一段代码大概了解一下。

1. //新建字符串，如果存在则直接复用
2. TString*luaS_newlstr(lua_State*L,constchar*str,size_tl){
3. GCObject*o;
4. unsignedinth=cast(unsignedint,l);/*seed*/
5. size_tstep=(l>>5)+1;
6. size_tl1;
7. //计算字符串的哈希值
8. for(l1=l;l1>=step;l1-=step)/*computehash*/
9. h=h^((h<<5)+(h>>2)+cast(unsignedchar,str[l1-1]));
10. //判断是否有一样的字符串存在了，是则共享，直接返回，否则新建
11. for(o=G(L)->strt.hash[lmod(h,G(L)->strt.size)];
12. o!=NULL;
13. o=o->gch.next){
14. TString*ts=rawgco2ts(o);
15. if(ts->tsv.len==l&&(memcmp(str,getstr(ts),l)==0)){
16. if(isdead(G(L),o))changewhite(o);
17. returnts;
18. }
19. }
20. //找不到则新建
21. returnnewlstr(L,str,l,h);/*notfound*/
22. }

我们看到lua的变量存储设计中是一种树状结构，通过上层的变量类型，再进行不同的存取操作。从而我们也可以了解到动态语言在变量存储中的一些设计思想。

后记：这是周末学习lua的一些内容，后续有时间会继续更新，lua是一个非常有意思的项目。

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/hl3Kv5vsP95Qn9KTjlTYTg

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