Lua基础

table

基本原理：
table是一种特殊的容器，可以向数组一样按照索引存取，也能按照键值对存取。

local mytable = {1,2,3} --相当于数组
local mytable = {[1]=1,[2]=2,[3]=3} --和上面等价
local mytable = {1,2,3,[3] = 4} --隐式赋值会覆盖掉显式赋值
local mytable = {1,2,5,a=9,b="bo"} --支持索引存储，也支持键值对存储
print(mytable[4])--输出为nil，键值对存储不能用索引访问
print(mytable.a) --正确访问方式
mytable.id = "1001" --不用事先定义，使用的时候直接赋值，类似python
--我们收数据的时候只用收table一种数据类型就可以了，约定好里面有什么数据后直接取即可
mytable.userdata = {atk = 15, def = 20} --table可以存放很多数据类型，并且可以嵌套
function mytable:test(p)
  print(p)
  print(mytable[1])
end

for i,v in  pairs(mytable) do  --遍历方式，输出的是索引和内容，或者键值对，忽略nil项
  print(i)
  print(v)
end
for i,v in ipairs(mytable) do  --遍历方式，输出的是索引和内容，并且不能遍历键值对，并且遍历索引时遇到nil会停止输出
  print(i)
  print(v)
end
if next(mytable) == nil then --next第二个参数是索引位，判断索引位的下一位，如果为空就判断第一位
  print("为空")
end

print(#mytable)  --判断table长度，但注意table里面不能有nil，否则长度计算会在遇到nil的地方停止

底层实现：
table：底层实现分数组部分和哈希表部分。数组部分，从 1 开始做整数数字索引，这可以提供紧凑且高效的随机访问；数组部分存储在 TValue *array 中，其长度 信息存储在 int sizearray 中。哈希表存储在 Node *node，哈希表的大小用 lu_byte lsizenode 表示，lsizenode 表示的是 2 的几次幂，而不是实际大小，因 为哈希表的大小一定是 2 的整数次幂。哈希冲突后，采取开放地址法，应对 hash碰撞。每个 Table 结构，最多会由三块连续内存构成：
(1) 一个 table 结构
(2) 一块存放了连续整数索引的数组
(3) 一块大小为 2 的整数次幂的哈希表

string底层

Lua 中的字符串（string）底层实现使用了一种叫作"短字符串优化"（Short String Optimization）的策略。该策略基于以下两种情况来存储字符串：

短字符串：长度小于等于 40 字节的字符串会直接存储在 Lua 内部的字符串对象中，而不需要额外的内存分配。这种情况下，字符串的数据会被直接存储在字符串对象的数据字段中。

长字符串：长度超过 40 字节的字符串则会分配额外的内存空间来存储字符串数据。Lua 使用一个单独的内存块来存储长字符串的数据，并在字符串对象中存储指向该内存块的指针。

无论是短字符串还是长字符串，Lua 的字符串都是不可变的（immutable）。这意味着一旦创建了一个字符串，就不能再修改它的内容。如果需要对字符串进行修改，必须创建一个新的字符串。

Lua 的字符串实现具有一些优点和注意事项：

• 节约内存：短字符串直接存储在字符串对象中，无需额外的内存分配，节约了内存空间。长字符串使用单独的内存块存储，可以避免字符串占用过多的 Lua 内存。

• 高效性能：由于字符串不可变，可以在多个 Lua 值之间共享相同的字符串对象，避免了重复的字符串复制操作，提高了性能。

• 注意拼接操作：由于字符串不可变，每次对字符串进行拼接操作都会创建一个新的字符串对象。如果需要频繁进行字符串拼接操作，可能会导致大量的内存分配和对象创建，影响性能。在这种情况下，可以使用 Lua 中的字符串缓冲区（如 table.concat 函数）或者考虑使用 LuaJIT 提供的 FFI 接口来进行高效的字符串拼接。

元表

local mytable = {1,2,3}
local mymetatable = {
  __index = {b=6,c="c"}  
}
mytable = setmetatable(mytable, mymetatable)  --元表扩展了普通表的功能
getmetatable(mytable)  --获取元表
print(mytable.c)  --table里面没有的话会查找元表中的index来调用


local mymetatable = {
  __index = function(table,key)   --访问table中没有的元素调用元表中的index
              if key == "b" then
                return "hello"
              else
                return nil
              end
              end  --如果index是一个方法
  __newindex = function(table,key)    --给table和元表中没有的数组元素赋值或给一个变量赋值会执行newindex
                  print("被调用")
                  return "NoValue"
                  end
  __call = function(mytable, newtable)  --把元表当做方法（函数）使用的时候调用call
              sum = 0
              for i = 1, #mytable do 
                sum = sum + mytable[i]
                end
              for i = 1, #newtable do 
                sum = sum + newtable[i]
                end
              return sum
            end
  __tostring = function(mytable)     --想要直接输出这个表的时候调用
                return #mytable
                end
  __add = function(mytable, newtable)  --两个表进行相加操作的时候调用
      for i = 1, table.maxn(newtable) do
         table.insert(mytable, table.maxn(mytable)+1,newtable[i])
      end
      return mytable
   end



  
}
mytable = setmetatable({1,2,3}, mymetatable)
function mytable:test(p)
  print(p)
end
print(mytable.b)  --会调用index里面的方法输出hello
mytable.c = 10    --设置没有定义的变量会触发__newindex，一般里面做一些报错提醒
mytable[1] = 6    --已经存在的数组元素，不会触发__newindex
mytable[5] = 666  --不存在的数组元素，会触发__newindex
newtable = {10,20,30}
print(mytable(newtable))  --调用__call
print(mytable)       --调用__tostring
mytable = mytable + newtable
print(mytable)

---查找和赋值不调用index和newindex函数的方法
print(rawget(mytable ,mytable.w))  --输出的是nil
rawset(mytable,"w",1)   --设置不存在的变量不会调用newIndex



mytable:test(5)           --这两种调用方式等价，冒号是一个语法糖
mytable.test(mytable,5)

模块

一个文件想要用另外一个文件的变量，就要用到require。但是如果我们不想每次使用都require，我们可以把lua文件定义成module，这样只需要require一次加载进来，就能在所有文件中访问这个文件的变量。
普通用法

require("math_func")
local ret = math_abs(-7)
print(ret)

定义Module的方式：

module("device",package.seeall)

function get_device_name()
  return "guest9527:
end

local name = device.get_device.name()

接口

如果我们不想把一个lua文件中的所有变量都暴露出去，我们可以在文件中定义一个table作为接口，把所有变量设为local，把想要暴露的添加到table中，然后返回即可。

function math_abs(value)
  if(value < 0) then
    return -value
  end
  return value
  
end
function math_vec_length_2(vec)
  return vec.x * vec.x + vec.y - vec.y
end
function _test_func(...)
  print("test")
end
local list = {
  abs = math_abs,
  lenth = math_vec_length_2,
  test_func = _test_func,
}

return list

lua的数据类型

table
function
nil
boolean
number：包括整数，浮点数等
string

userdata：userdata类型主要用来表示在C/C++中定义的类型，即用来实现扩展lua，这些扩展代码通常是用C/C++来实现的。对lua 虚拟机来说userdata只是提供了一块原始的内存区域，可以用来存储任何东西，并且在lua中userdata没有任何预定义的操作。注意这块分配的额外内存是由Lua垃圾收集器来管理的，无须关心起释放等情况。
thread：线程
注意：数据类型不是固定了，一个数据赋值了整型之后，也可以赋值字符串。
注意：函数也是变量的一种，可以随意赋值给变量
注意：字符串之间的拼接用…

local a = 5
print(type(a))  --打印类型
foo2 =function foo(x)  --函数的赋值
      print(x)
      end
foo2(x)
 

点和冒号的区别

冒号隐式地传递了一个调用这个函数的表的示例进去，可以省略一个参数。

local a = {}
--下面两个函数等同
function a.test(self,a,b)  --这里self必须传进去本身才行
  print("atest",self)
end
function a:test(a,b)
  print("atest",self)  --冒号包含了self机制
end

两者不能混着用，如果定义的是冒号，用的时候是点，就会导致找不到self而报错。

闭包

语法域：函数可以嵌套在另一个函数中，内部函数可访问外部函数的局部变量，这样可以用来实现面向对象的编程
闭包：lua编译一个函数的时候，会生成一个原型prototype，包含了函数体对应的虚拟机指令，函数体中的常量，调试信息。运行的到函数的时候会创建一个新的数据对象，对象中包含了响应函数原型的引用和一个数组，包含了所有upvalue的引用（传进来的值），这个数据对象称为闭包。
注意：lua支持函数有多返回值

function f1(n)
  local fuction f2()
    print(n)
  end
  return f2
end
 
g1 = f1(2021)
g1()
g2 = f1(2022)
g2()

function create(n)
  local function foo()
    local function foo1()
      print(n)
    end
    local function foo2()
      n = n + 10
    end
    return foo1,foo2
  end
  return foo
end
f0 = create(2021)
f1,f2 = f0()
g1,g2 = f0()
f1()
f2()
g1()
g2()
f1()

--闭包可以作为高阶函数的参数
table.sort(t,function(t1,t2) return t1.param > t2.param end)
--重写（类似面向对象）,可以用来添加验证
local oldOpen = io.open
local accessOk = function(filename,mode)
                    --方法体
                    end
io.open = function(filename,mode)
              if accessOk(filename,mode) then
                return oldOpen(file,mode)
              else
                return nil,"校验失败"
              end
          end

--实现迭代器
function values(t)
  local i = 0
  return function() i=i+1 return t[i] end
  end
t = {1,2,3,4,5,6}
iter = values(t)
print(iter())
print(iter())
print(iter())

C#和lua的相互调用

c语言可以和lua直接通信，lua就是c语言开发的，C#要和lua通信，需要先调用C语言，C语言再调用lua，Xlua插件封装了C#调用C语言的接口。
C 调用 Lua 实际上是：由 C 先把数据放入栈中，由 Lua 去栈中取数据，然后返回数据对应的值到栈顶，再由栈顶返回 C。
Lua 调 C 也一样：先编写自己的 C 模块，然后注册函数到 Lua 解释器中，然后由Lua 去调用这个模块的函数。
Lua虚拟栈：从底往上是1到n，从顶往下时-1到-n，lua里面用到的数据类型都可以入栈

Lua实现只读表

local readOnly
readOnly = function(t)
  for k,v in pairs(t) do
    if type(v) == "table" then
      t[k] = readOnly(v)
    end
  end
  local nt = {}
  local mt = {
    __index = t,
    __newindex = function(t,key,value)
      error("this is a readonly table")
      end
  }
  setmetatable(nt,mt)
  return nt
end

local a = {x=1,y=2}
a = readOnly(a)
a.x = 3 --错误

当我们对readOnly的table进行赋值会调用newIndex函数，从而抛出错误

Lua GC

从Lua 5.1开始，采用三色增量标记清除算法。好处：它不必再要求GC一次性扫描所有的对象，这个GC过程可以是增量的，可以被中断再恢复并继续进行的。3种颜色分类如下：

白色：当前对象为待访问状态，表示对象还没有被GC标记过，这也是任何一个对象创建后的初始状态。换言之，如果一个对象在结束GC扫描过程后仍然是白色，则说明该对象没有被系统中的任何一个对象所引用，可以回收其空间了。

灰色：当前对象为待扫描状态，表示对象已经被GC访问过，但是该对象引用的其他对象还没有被访问到。

黑色：当前对象为已扫描状态，表示对象已经被GC访问过，并且该对象引用的其他对象也被访问过了。当GC完后被重置为白色。
伪代码：

每个新创建的对象颜色为白色
 
//初始化阶段
遍历root节点中引用的对象，从白色置为灰色，并且放入到灰色节点列表中
 
//标记阶段
当灰色链表中还有未扫描的元素：
    从中取出一个对象并将其标记为黑色
    遍历这个对象关联的其他所有对象：
        如果是白色：
        标记为灰色，加入灰色链表中
 
//回收阶段
遍历所有对象：
    如果为白色：
        这些对象都是没有被引用的对象，逐个回收
    否则：
        重新加入对象链表中等待下一轮的GC检查