一、lua_State 創(chuàng)建

C/C++ 與 Lua 的交互是通過 lua_State 這一句柄進(jìn)行交互。我們常規(guī)的創(chuàng)建都是通過 luaL_newstate 這一輔助函數(shù)，他的源碼實現(xiàn)如下：

LUALIB_API lua_State *luaL_newstate (void) {
  lua_State *L = lua_newstate(l_alloc, NULL);
  if (l_likely(L)) {
    lua_atpanic(L, &panic);
    lua_setwarnf(L, warnfoff, L);  /* default is warnings off */
  }
  return L;
}

通過源碼可以知道，真正的創(chuàng)建是通過 lua_newstate 函數(shù)

LUA_API lua_State *lua_newstate (lua_Alloc f, void *ud)

描述

函數(shù)創(chuàng)建并返回 lua_State 類型的指針，后續(xù)通過這一指針和 Lua 進(jìn)行交互。這期間所有的內(nèi)存分配和釋放都會由參數(shù) f 函數(shù)進(jìn)行完成，包括該函數(shù)返回的 lua_State 。

參數(shù)

• 參數(shù) f ：分配函數(shù)
• 參數(shù) ud ：自定義用戶數(shù)據(jù)，會攜帶進(jìn)入 f 函數(shù)

返回值：

lua_State 的指針

二、分配函數(shù)

Lua 中默認(rèn)的分配函數(shù)使用了 C 語言標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù) malloc-realloc-free 進(jìn)行內(nèi)存的管理，以下便是 Lua 默認(rèn)分配函數(shù)。

static void *l_alloc (void *ud, void *ptr, size_t osize, size_t nsize) {
  (void)ud; (void)osize;  /* not used */
  if (nsize == 0) {
    free(ptr);
    return NULL;
  }
  else
    return realloc(ptr, nsize);
}

我們可以自行定義，只需遵循 lua_Alloc 格式，通過 lua_newstate 函數(shù)或 lua_setallocf 函數(shù)設(shè)置即可生效

typedef void * (*lua_Alloc) (void *ud, void *ptr, size_t osize, size_t nsize);

參數(shù)：

• 參數(shù) ud: lua_newstate 的第二個參數(shù)便會作為該參數(shù)，并且是每次調(diào)用該分配函數(shù)都會攜帶。
• 參數(shù) ptr: 正要被分配、或是重新分配、或者是要被釋放的塊地址。
• 參數(shù) osize: 原始塊的大小。
• 參數(shù) nsize: 需要申請的塊大小。

返回值：

• 如果需要創(chuàng)建新的內(nèi)存塊，則將創(chuàng)建的內(nèi)存塊指針返回。
• 如果不需要創(chuàng)建內(nèi)存塊，則返回 NULL。

值得注意：

從分配函數(shù)的參數(shù)和返回值，已經(jīng)知道了這一函數(shù)的職責(zé)：釋放原始塊和創(chuàng)建新的塊并返回。所以會涉及以下一些小細(xì)節(jié)：

• 當(dāng) ptr 是 NULL ，則原始內(nèi)存塊大小肯定是零，所以 Lua 使用 osize 存放某些調(diào)試信息。
• 當(dāng) ptr 是 NULL ，則分配函數(shù)必須分配并返回 nsize 指定大小的塊。如果無法分配相應(yīng)的塊，則返回 NULL 。如果此時 nsize 為 零 則返回 NULL 。
• 當(dāng) nsize 為零時，分配函數(shù)必須釋放 ptr 指向的塊并返回 NULL 。
• 如果 ptr 不是 NULL 并且 nsize 不為零，則可以使用 realloc 進(jìn)行重新分配塊并返回（地址可能和原來一樣，也可能不一樣）。和第二點一樣，如果出錯了則返回 NULL 。
• Lua 會假定分配函數(shù)在塊的新尺寸（ nsize ）小于或等于舊尺寸（ osize ）時不會失敗。

三、獲取當(dāng)前的內(nèi)存分配函數(shù)

通過 lua_getallocf 獲取 Lua State 當(dāng)前的內(nèi)存分配函數(shù)

LUA_API lua_Alloc (lua_getallocf) (lua_State *L, void **ud);

參數(shù)：

• 參數(shù) L： lua_State 指針。
• 參數(shù) ud： 會把當(dāng)前設(shè)置的自定義用戶數(shù)據(jù)設(shè)置給這一參數(shù)。

返回值：

Lua 當(dāng)前使用的內(nèi)存分配函數(shù)

四、設(shè)置內(nèi)存分配函數(shù)

通過 lua_setallocf 設(shè)置新的內(nèi)存分配函數(shù)

LUA_API void      (lua_setallocf) (lua_State *L, lua_Alloc f, void *ud);

參數(shù)：

• 參數(shù) L： lua_State 指針。
• 參數(shù) f： 需要設(shè)置新的內(nèi)存分配函數(shù)。
• 參數(shù) ud： 自定義用戶數(shù)據(jù)。

五、舉個例子

下面的代碼主要驗證了三個步驟：

• 創(chuàng)建 lua_State 時傳入自己的內(nèi)存分配函數(shù)和自定義用戶數(shù)據(jù)，函數(shù)中會打印所有的參數(shù)。
• 獲取當(dāng)前的分配函數(shù)。
• 替換當(dāng)前的分配函數(shù)，最后關(guān)閉 lua_State 的時候會打印日志。

static void *alloc(void *ud, void *ptr, size_t osize, size_t nsize) {
    const char *udContent = *(const char **) ud;
    std::cout << "ud: " << udContent << "; *ptr: " << ptr << "; osize: " << osize << "; nsize: " << nsize << std::endl;
    if (nsize == 0) {
        free(ptr);
        return nullptr;
    } else
        return realloc(ptr, nsize);
}

static void *newalloc(void *ud, void *ptr, size_t osize, size_t nsize) {
    const char *udContent = *(const char **) ud;
    std::cout << "新的分配函數(shù) " << "ud: " << udContent << "; *ptr: " << ptr << "; osize: " << osize << "; nsize: " << nsize << std::endl;
    if (nsize == 0) {
        free(ptr);
        return nullptr;
    } else
        return realloc(ptr, nsize);
}

void allocationFunction() {
    // 常規(guī)的創(chuàng)建 lua_State
//    auto L = luaL_newstate();

    printf("------------- 自定義內(nèi)存分配函數(shù) -------------\n");
    // 自定義內(nèi)存分配數(shù)據(jù)
    auto ud = "ud test message.";
    auto L = lua_newstate(alloc, &ud);

    printf("------------- 獲取 Lua 當(dāng)前的內(nèi)存分配函數(shù) -------------\n");
    // lua_getallocf 第二個參數(shù)會返回之前設(shè)置的 自定義內(nèi)存分配數(shù)據(jù)
    void *userData = nullptr;
    lua_Alloc allocFunc = lua_getallocf(L, &userData);
    const char *udContent = *(const char **) userData;
    std::cout << &allocFunc << " " << udContent << std::endl;

    printf("------------- 設(shè)置 Lua 的內(nèi)存分配函數(shù) -------------\n");
    auto nud = "new ud test message.";
    lua_setallocf(L, newalloc, &nud);

    std::cout << "關(guān)閉 lua_State " << std::endl;
    lua_close(L);
}

運行之后的日志

------------- 自定義內(nèi)存分配函數(shù) -------------
ud: ud test message.; *ptr: 0x0; osize: 8; nsize: 1624
...... 省略很多內(nèi)存分配打印日志
ud: ud test message.; *ptr: 0x0; osize: 4; nsize: 30
------------- 獲取 Lua 當(dāng)前的內(nèi)存分配函數(shù) -------------
0x7ff7b7775f80 ud test message.
------------- 設(shè)置 Lua 的內(nèi)存分配函數(shù) -------------
關(guān)閉 lua_State 
新的分配函數(shù) ud: new ud test message.; *ptr: 0x0; osize: 0; nsize: 0
...... 省略很多內(nèi)存分配打印日志
新的分配函數(shù) ud: new ud test message.; *ptr: 0x7fd3ef80c400; osize: 1624; nsize: 0

以上就是C++與Lua交互內(nèi)存分配詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C++與Lua交互內(nèi)存分配的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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