轉自：http://www.cnblogs.com/ringofthec/archive/2010/11/09/lua_State.html
1. 創建lua虛擬機
lua_State *lua_newstate (lua_Alloc f, void *ud)
創建一個新的獨立的lua虛擬機. 參數指定了內存分配策略及其參數, 注意, 讓用戶可以定制內存分配策略是十分有用的, 比如在游戲服務器端使用lua, 我做過一次統記lua在運行的時候會大量的分配大小小於128字節的內存塊, 在這樣的環境下, 使用lua原生的分配器就不太適合了, 還好在服務器端, 我們往往已經實現了memory pool, 這時只需要寫一個符合 lua_Alloc 原型的適配器, 然后指定為lua的內存分配器就可以了, 很靈活.
從lua的設計層面來說, lua只是內存分配器的用戶, 它只使用一個簡單的接口來分配內存, 而不去實現如何分配, 畢竟內存分配不在lua的功能范圍內, 這樣使的lua變的更加緊湊, 它只是專注於實現lua本身, 而不需要去關注內存分配策略這樣的和lua本身無關的東西. 其實學習lua源代碼不光是為了更好的掌握lua, 也是為了學習lua中的體現出來的一些編程思想, lua是一個高度的一致性的, 優雅的軟件作品
失敗返回null, 多是因為內存分配失敗了
該函數會創建棧
從該函數學習到的東西: 1. 當你制作一個功能時, 最好是理清該功能的核心概念和需求, 然后去實現他們, 功能要模塊化, 核心概念之間應該是概念一致的, 聯系緊密的[談何容易, 只能是盡可能的, 隨時提醒自己要有這樣的想法].
2. 不要因為功能的實現問題而將一個非該功能核心概念的東西加進來, 反之應該把這些東西抽象化作為用戶可配置的形式.[在實現時很容易發生"要用到某個功能了, 就是實現它"這樣的情況, 這樣並不好]就比如lua, 它的核心概念就是lua虛擬機, 而內存分配只是在實現lua虛擬機的過程中的要用到的一種東西, 但它本身不在lua的核心概念里面, 所以把它暴露出來, 讓用戶自己去定制.
再說下去就是: 除了系統最核心的功能, 其他的東西能用插件的形式暴露給用戶, 使其可配置可擴展.
關於這個函數, 還要做更多的解釋, 比如我們看到的lua的絕大多數api的第一個參數都是lua_State* L, 而這個L就是lua_newstate制造出來的, 那么在分析源碼的時候, 當然要去看看lua_newstate到底是干了些什么, lua_State的結構又是什么, 要了解這些內容, 需要知道lua的內部組織結構, 下面是一張很概括但能反映其結構的圖
可以看出來, 在一個獨立的lua虛擬機里, global_State是一個全局的結構, 而lua_State可以有多個
值得說明的是, 當調用lua_newstate的時候, 主要的工作就是1. 創建和初始化global_State 2. 創建一個lua_State, 下面來詳細的講解global_State的內容和作用.
global_State
一個lua虛擬機中只有一個, 它管理着lua中全局唯一的信息, 主要是以下功能
1. 內存分配策略及其參數, 在調用lua_newstate的時候配置它們. 也可以通過lua_getallocf和lua_setallocf隨時獲取和修改它
2. 字符串的hashtable, lua中所有的字符串都會在該hashtable中注冊.
3. gc相關的信息. 內存使用統計量.
4. panic, 當無保護調用發生時, 會調用該函數, 默認是null, 可以通過lua_atpanic配置.
5. 注冊表, 注意, 注冊表是一個全局唯一的table.
6. 記錄lua中元方法名稱 和 基本類型的元表[注意, lua中table和userdata每個實例可以擁有自己的獨特的元表--記錄在table和userdata的mt字段, 其他類型是每個類型共享一個元表--就是記錄在這里].
7. upvalue鏈表.
8. 主lua_State, 一個lua虛擬機中, 可以有多個lua_State, lua_newstate會創建出一個lua_State, 並邦定到global_state的主lua_State上.
global_State主要是管理lua虛擬機的全局環境.
lua_State
1. 要注意的是, 和nil, string, table一樣, lua_State也是lua中的一種基本類型, lua中的表示是TValue {value = lua_State, tt = LUA_TTHREAD}
2. lua_State的成員和功能
a. 棧的管理, 包括管理整個棧和當前函數使用的棧的情況.
b. CallInfo的管理, 包括管理整個CallInfo數組和當前函數的CallInfo.
c. hook相關的, 包括hookmask, hookcount, hook函數等.
d. 全局表l_gt, 注意這個變量的命名, 很好的表現了它其實只是在本lua_State范圍內是全局唯一的的, 和注冊表不同, 注冊表是lua虛擬機范圍內是全局唯一的.
e. gc的一些管理和當前棧中upvalue的管理.
f. 錯誤處理的支持.
3. 從lua_State的成員可以看出來, lua_State最主要的功能就是函數調用以及和c的通信.
lua_State主要是管理一個lua虛擬機的執行環境, 一個lua虛擬機可以有多個執行環境.
lua_newstate函數的流程
經過上面的分析, 可以看出newstate = [new 一個 global_state] + [new 一個 lua_State], 現在看一下它的流程, 很簡單
1. 新建一個global_state和一個lua_State.
2. 初始化, 包括給g_s創建注冊表, g_s中各個類型的元表的默認值全部置為0.
3. 給l_s創建全局表, 預分配l_s的CallInfo和stack空間.
4. 其中涉及到了內存分配統統使用lua_newstate傳進來的內存分配器分配.
2. 創建新lua執行環境
lua_State *luaE_newthread (lua_State *L)
創建一個新的lua_State, 預分配CallInfo和stack空間, 並共享l_gt表, 注意, 雖然每個lua_State都有自己的l_gt, 但是這里是卻將新建的lua_State的l_gt都指向主lua_State的l_gt.
注意, lua_State是lua運行的基礎[CallInfo]和與c通信的基礎[stack], 在新的lua_State上操作不會影響到原來的lua_State:), 這個是協程實現的基礎. 這里順便提一下協程, 這里先引一段lua創始人的話:" 我們不信任基於搶占式內存共享的多線程技術. 在 HOPL 論文中, 我們寫道: "我們仍然認為, 如果在連 a=a+1 都沒有確定結果的語言中, 無人可以寫出正確的程序." 我們可以通過去掉搶占式這一點, 或是不共享內存, 就可以回避這個問題."協程的基礎就是"去掉搶占式, 但共享內存", 這里的共享是在lua虛擬機的層面上的, 而不是通常意義上的share memory, 這里的共享內存直接就指的是不同線程[lua_State]之間, 共享lua_State.l_gt全局表, 全局表可以作為不同協程之間的通信環境, 當然也可以用lua_xmove函數, 協程的事先說到這里.
一個和多lua_State相關的函數是: 在同一個lua虛擬機里傳遞不同lua_State的值
void lua_xmove (lua_State *from, lua_State *to, int n)
把from棧上的前n個值彈出, 並壓入到to棧中.