lua 给userdata设置元表_提高Lua语言开发效率的简单方法

概述

首先，lua是一门高效的（efficient）、轻量级（lightweight）的嵌入式脚本语言（embeddable scripting language），这是它的官方网站的标语。

其次，lua也是一门面向原型的编程语言（prototype-based language）。这一点其实很好理解，因为lua有元表（metatable）的概念和用法。

截止到目前（2019.01.28），lua官方推出的最新版本如下：

lua

可以看到到，源码+文档说明的压缩档案才不到300KB，代码总数在2w行上下，在Linux上可以编译成182KB左右的可执行文件，说明lua确实很小巧。

语法特性

这篇文章非常详细地总结了lua语言的优缺点，我这边稍微摘抄几个重点介绍下。

1、lua支持多个函数返回值，代码如下：

return

2、lua支持列表项的展开与打包（pack与unpack），代码如下：

print

这在做函数调用和参数传递时，会非常有用。

3、lua的数据类型，有如下几种：

（1）nil 空值

（2）boolean 布尔值，只有 true 和 false

（3）number 数字类型，用c语言的双精度浮点数（double）实现，lua 5.3+版本支持64位长整型。

（4）function 函数类型

（5）table lua表，内部由C语言的无序哈希表和C语言数组实现。

local

（6）Thread lua协程，目前看来，lua并不支持多线程，只是在协同程序上实现了并发。这里有一篇文章详细地介绍了lua协程的用法和特点。

（7）LIGHTUSERDATA 一个 C 指针，由自己管理，lua不会回收。

（8）USERDATA 一块内存区域，由lua管理，自动回收。

（9）upvalue 非临时变量，一般用于lua的闭包

如何提升lua的开发效率

（一）类似面向对象的设计

lua本身不是面向对象编程语言，所以它没有继承、多态这些复杂的语法特性。但是，作为一个面向原型编程语言，lua提供了元表，在一定程度上，提供了类似面向对象的设计思路。

比如，我们可以设计一个ClassBase.lua，定义一个lua“基类”

ClassBase

有了基类的方法，现在可以设计一个好友窗口类，它有自己的方法SortFriend，表示对好友进行排序，同时，它需要使用基类的方法，那么FriendWindow.lua代码如下：

FriendWindow

对于lua表的属性访问，如果该表没有定义__index，则会去该lua表的元表的__index去寻找相应的属性，以此类推。

FriendWindow的元表的__index属性是ClassBase，这样我们可以通过FriendWindow间接使用ClassBase中的属性和方法。

这里很巧妙的，将FriendWindow的元表的__newIndex设置为一个空lua表，就是说，如果要在后续使用FriendWindow的过程中，要想写入一些新的属性和方法，则实际上，是写入到了这个空表中。好处就是，如果想直接清掉这些新属性和新方法的话，可直接修改__newIndex即可。这样的设计，可以极大程度地保留FriendWindow的固有结构，便于清空临时数据，这在游戏逻辑的数据管理中，非常重要。

同时，在FriendWindow的元表中，定义了__call，好处就是：

FriendWindow.key1

（二）数据保护

有时，为了防止其他程序员擅自修改某些lua表中记录的数据，可以将这些数据做“只读化处理”，通过元表可以轻松实现这些特性。

local

定义一个局部函数变量，lua内部会在内存中存储该函数的函数体，同时生成一个局部函数指针，指向函数体。如果多次定义相同的函数，通过lua调试器可以发现，函数变量的指针地址，每一次都是不相同的。所以这里索性在代码初始的地方，就定义func_readonly这个函数，可以节约函数指针所消耗的内存空间。

通过调用GetReadOnlyValue()方法，获得某一个lua表的只读副本，从而保护lua表中的数据。这在使用配置表数据等应用场景中，非常好用。

lua虚拟机

诸如JVM、Python解释器，这类虚拟机是基于堆栈的虚拟机（stack based vm）。

关于lua虚拟机以及指令相关的内容，这篇文章讲得比较好，我这里做了简单的摘抄。

例如实现两个变量相加（a = b + c），这类虚拟机通常会将代码编译成如下的指令：

PUSH

而lua虚拟机，是基于寄存器的虚拟机（register based vm）。同样实现两个临时变量相加，虚拟机编译的代码会简单得多：

ADD  a  b  c   ; // a = b + c

其中，b、c是被加数和加数（均为操作数），结果存放于a。

这样的指令系统对于效率有很大的帮助。

不过，在编译器设计上，就要在代码生成阶段对寄存器进行分配，增加了实现的复杂度。并且每条指令所占用的存储空间也相应的增加了。

对于lua来说，使用局部变量，和全局变量，lua代码编译后的字节码，是完全不一样的。

例如如下的代码，定义了两个临时变量a、b并进行求和操作：

local

经过编译后的字节码如下：

ADD  0   0   1

未完待续。。。。。。