lua给userdata设置元表_Lua基础知识总结（⼊职⾯试题）2019年8⽉刚⼊职新公司时，因为之前的项⽬都没有使⽤lua的经验，所以jojo⽼⼤出了⼀份题让我想尽办法出答案，当时对于⼀个⽆经验的⼩菜鸟来说，属实费了不少功夫，如今分享出来，希望能对刚使⽤lua的朋友们有所帮助，如果有⼤佬看到有错误的地⽅，欢迎指出，感激不尽。
1、Lua的基础⼯作原理，.lua⽂件实时编译之后，给到虚拟机的是什么指令.
具体指令形式有看吗？这个指令占了多少位数据，第n位主句代表啥，稍微看⼀下，有⼀个认识。 然后这些指令，具体怎么跟lua源码的模块代码相结合呢？⽐如我们是怎么调⽤到Talbe⾥⾯的add的？ 其实每个指令具体执⾏，都有⼀个switch（指令类型）这样执⾏的，到这个⽂件，然后有时间可以⼤概了解⼀下lua的⽂件结构，⼤概每个⽂件都放了⼀些啥，可以更深⼊了解⼀下。 lua源码（window项⽬）可以打开tolua_rumtime-master_5_3_2lua-5.3.3lua.sln来看
Lua使⽤虚拟堆栈向C传递值。此堆栈中的每个元素表⽰Lua值（nil，number，string等）。API中的函数可以通过它们接收的Lua状态参数访问此堆栈。
Lua运⾏代码时，⾸先把代码编译成虚拟机的指令("opcode")，然后执⾏它们。 Lua编译器为每个函数创建⼀个原型(prototype)，这个原型包含函数执⾏的⼀组指令和函数所⽤到的数据表。
虚拟机指令类型
/*
**虚拟机指令类型;;
**必须是⽆符号的(⾄少)4字节(请参阅lopcode .h中的详细信息)
*/
#if LUAI_BITSINT >= 32
typedef unsigned int Instruction;
#else
typedef unsigned long Instruction;
#endif
2、Lua的数据类型
（如果要看源码了，可以看⼀下会被gc的那个类型数据，是如何被定义的，为啥lua不需要定义数据类型
就可以赋值？什么要的数据类型会被放到_G那⾥去。然后可能还有⼀些数据类型不不会暴露给我们使⽤的，⽐如Proto，这个跟function的实现相关，有兴趣可以了解⼀下。还有lua_State）
Lua 中有 8 个基本类型分别为：nil、boolean、number、string、userdata、function、thread 和 table。
为啥lua不需要定义数据类型就可以赋值？
函数simpleexp中，在simpleexp中会根据expr
expr解析出来函数expr解析表达式，=号右边的值，它最终会⾛⼊函数simpleexp
在赋值的时候，会调⽤函数expr
expdesc结构体⾥的t.token
所以，lua不需要定义数据类型就可以赋值，因为在解析器中会根据值的类型来进⾏初始化。
nval，所以，lua不需要定义数据类型就可以赋值，因为在解析器中会根据值的类型来进⾏初始化。
函数new_localvar，
函数localstat中，⾸先会有⼀个循环调⽤函数new_localvar
函数localstat中，会读取“=”号左边的所有变量，⾸先看到在函数localstat
在函数localstat
LocVar结构体：
将“=”左边的所有以","分隔的变量都⽣成⼀个相应的局部变量。 每⼀个局部变量，存储它的信息时使⽤的是LocVar结构体
static void localstat (LexState *ls) {
/* stat -> LOCAL NAME {',' NAME} ['=' explist] */
int nvars = 0;
int nexps;
expdesc e;
do {
new_localvar(ls, str_checkname(ls));
nvars++;
} while (testnext(ls, ','));
if (testnext(ls, '='))
nexps = explist(ls, &e);
else {
e.k = VVOID;
nexps = 0;
}
adjust_assign(ls, nvars, nexps, &e);
adjustlocalvars(ls, nvars);
}
typedef struct LocVar {
TString *varname;
int startpc; /* first point where variable is active */
int endpc; /* first point where variable is dead */
} LocVar;
这⾥主要存储了变量名，放在该结构体的变量varname中。⼀个函数的所有局部变量的LocVar信息，是存放在Proto结构体的locvars中。在函数localstat中，会读取“=”号左边的所有变量，创建相应的局部变量信息在Proto结构体中。
lua_pushbollean等指令函数看，c通过这些函数将各种类型的值压⼊lua栈，从⽽传递给lua。
我们从通过lua_pushbollean
(lapi.c) 556⾏
LUA_API void lua_pushboolean (lua_State *L, int b) {
lua_lock(L);
setbvalue(L->top, (b != 0)); /* ensure that true is 1 */
api_incr_top(L);
lua_unlock(L);
}
(lobject.h) 225⾏
#define setsvalue(L,obj,x)
{ TValue *io = (obj); TString *x_ = (x);
val_(io).gc = obj2gco(x_); settt_(io, ctb(x_->tt));
checkliveness(L,io); }
可以看到从虚拟栈⾥取出top之后，把值传给了setbvalue(L,obj,x)。
⽽在 setbvalue ⾥，obj 被转换成了 TValue 类型，接着⼜调⽤了两个宏 val_()，settt_()来设置 TValue 类型的两个成员。
由此可见，lua 栈中所有类型的值都是⽤ TValue 结构体来表⽰的。
那么TValue结构体是什么样的呢？
(lobject.h) 110⾏
#define TValuefields Value value_; int tt_
typedef struct lua_TValue {
TValuefields;
} TValue;
它由⼀个实际的 value 和⼀个int类型的 tag 组成。
基本类型
(lua.h)
/*
** basic types
*/
#define LUA_TNONE (-1) // ⽆类型
#define LUA_TNIL 0 // 空类型
#define LUA_TBOOLEAN 1 // 布尔
#define LUA_TLIGHTUSERDATA 2 // 指针 (void *)
#define LUA_TNUMBER 3 // 数字 (lua_Number)
#define LUA_TSTRING 4 // 字符串 (TString)
#define LUA_TTABLE 5 // 表 (Table)
#define LUA_TFUNCTION 6 // 函数 (CClosure)
#define LUA_TUSERDATA 7 // 指针 (void *)
#define LUA_TTHREAD 8 // LUA虚拟机 (lua_State)
value_
Tagged Values。value_ 是⼀个 union 类型 Value，所以它可以存储多种类型的值，根据注释可知全称叫Tagged Values
(lobject.h 100⾏)
/*
** Tagged Values. This is the basic representation of values in Lua,
** an actual value plus a tag with its type.
*/
/*
** Union of all Lua values
*/
typedef union Value {
GCObject *gc; /* collectable objects */
void *p; /* light userdata */
int b; /* booleans */
lua_CFunction f; /* light C functions */
lua_Integer i; /* integer numbers */
lua_Number n; /* float numbers */
} Value;
Lua内部⽤⼀个宏，表⽰哪些数据类型需要进⾏gc操作的: (lobject.h)
#define iscollectable(o) (rttype(o) & BIT_ISCOLLECTABLE)
/* TValue的原始类型标签*/
#define rttype(o) ((o)->tt_)
/*可收集类型的位标记*/
#define BIT_ISCOLLECTABLE (1 << 6)
#define rttype(o) ((o)->tt_)
可以看到,tt_的第六位⽤于标记类型是否需要进⾏垃圾回收，
可进⾏垃圾回收的类型：GCObject
/*
** Common type has only the common header
*/
struct GCObject {
CommonHeader;
};
#define CommonHeader GCObject *next; lu_byte tt; lu_byte marked
可以看到GCObject结构中只有⼀个CommonHeader,CommonHeader主要由⼀个指向下⼀个回收类型的指针，⼀个对象类型tt和⼀个对象标记marked组成。
所以，lua中所有类型都的结构⽰意图如下:
TValue ⾥不是已经有⼀个 tt_ 字段⽤于表⽰类型了吗？为什么在 GCObject ⾥还需要这个字段呢？
答：要从 GCObject 反向得到 TValue 是不⾏的，假如 GCObject 没有 tt 字段，单单持有 GCObject 的时候，没法判断这个 GCObject 的类型是什么。 GC 在回收对象的时候需要根据类型来释放资源。基于第⼀点，必须在 GCObject ⾥加⼀个表⽰类型的字段 tt。
3、为什么说Lua⼀切皆Table,Table有哪两种存储形式，Table是如何Resize的
Lua的table是由数组部分（array part）和哈希部分（hash part）组成。数组部分索引的key是1~n的整数，哈希部分是⼀个哈希表（open address table），哈希表本质是⼀个数组，它利⽤哈希算法将键转化为数组下标，若下标有冲突(即同⼀个下标对应了两个不同的键)，则它会将冲突的下标上创建⼀个链表，将不同的键串在这个链表上，这种解决冲突的⽅法叫做：链地址法。
table 最基础的作⽤就是当成字典来⽤。 它的 key 值可以是除了 nil 之外的任何类型的值，当把 table 当成字典来⽤时，可以使⽤==pairs== 函数来进⾏遍历，使⽤==pairs==进⾏遍历时的顺序是随机的，事实上相同的语句执⾏多次得到的结果是不⼀样的。
索引从1开始== ，没有固定长度，可以根据需要⾃动增长的当 key 为整数时，table 就可以当成数组来⽤。⽽且这个数组是⼀个 ==索引从1开始
数组，我们可以使⽤使⽤ ipairs 对数组进⾏遍历。
其他语⾔提供的所有结构---数组，记录，列表，队列，集合这些在lua中都⽤==table==来表⽰。
向table中插⼊数据时，如果已经满了，Lua会重新设置数据部分或哈希表的⼤⼩，容量是成倍增加的，哈希部分还要对哈希表中的数据进⾏整理。需要特别注意的没有赋初始值的table，数组和部分哈希部分默认容量为0。
resize代价⾼昂，当我们把⼀个新键值赋给表时，若数组和哈希表已经满了，则会触发⼀个再哈希(rehash)。再哈希的代价是⾼昂resize
的。⾸先会在内存中分配⼀个新的长度的数组，然后将所有记录再全部哈希⼀遍，将原来的记录转移到新数组中。新哈希表的长度是最接近于所有元素数⽬的2的乘⽅。
local a = {} --容量为0
a[1] = true --重设数组部分的size为1
a[2] = true --重设数组部分的size为2
a[3] = true --重设数组部分的size为4
local b = {} --容量为0
b.x = true --重设哈希部分的size为1
b.y = true --重设哈希部分的size为2
b.z = true --重设哈希部分的size为4
4、Lua的⾯向对象实现
所以，实际上，w是什么呢？然后new完之后，返回的是什么东西？
使⽤元⽅法模拟⾯向对象的实现
--[[
云风的lua⾯向对象编程架构，⽤来模拟⼀个基类
--]]
local _class={}
function class(super)
local class_type={}
=false
class_type.super=super
--[[
模拟构造函数的function
--]]
w=function(...)
local obj={}
do
local create
create = function(c,...)
--如果本类存在着基类，就递归调⽤基类的创建函数初始化基类的成员
if c.super then
create(c.super,...)
end
-- 如果本类有构造函数，就执⾏本类的构造函数操作
then
<(obj,...)
end
end
--前⾯的这段代码是声明create function，下⾯的就是执⾏
create(class_type,...)
end
--将此对象的元表的__index元⽅法设为下⾯的虚函数表
setmetatable(obj,{ __index=_class[class_type] })
return obj
end
-- ⽤⼀个table来构造类的函数表
local vtbl={}
_class[class_type]=vtbl
--[[
设置表class_type的元表并定义__newindex字段，字段对应的函数，
怎么给数组赋值
参数1就是表class_type本⾝，当添加⼀个新⽅法的时候就会执⾏此__newindex的实现 --]]
setmetatable(class_type,{__newindex=
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