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lua userdata

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本文内容基于版本：Lua 5.3.0

Userdata在储存形式上和字符串十分类似，也是在代表该数据类型的结构体Udata后面直接追加数据内容部分。Userdata可以看成是拥有独立元表，没有内部化处理，也不需要追加'\0'字符的字符串。从底层来看，Userdata和字符串存储的都是二进制数据，因此它们必然有一定的共同性，而由于两者用途不同又展现出一定的差异性。阅读Lua源码可以看到Userdata和字符串的实现代码被放在一起，两者的API也以luaS打头。

Udata结构

• Udata结构的声明

Lua中Userdata对应的C结构为Udata，该类型定义在lobject.h中。

// lobject.h
/*
** Common Header for all collectable objects (in macro form, to be
** included in other objects)
*/
#define CommonHeader    GCObject *next; lu_byte tt; lu_byte marked

// lobject.h
/*
** Header for userdata; memory area follows the end of this structure
** (aligned according to 'UUdata'; see next).
*/
typedef struct Udata {
  CommonHeader;
  lu_byte ttuv_;  /* user value's tag */
  struct Table *metatable;
  size_t len;  /* number of bytes */
  union Value user_;  /* user value */
} Udata;

CommonHeader : 用于GC的信息。

ttuv_ :

metatable : Userdata关联的元表。

len :

user_ :

• Udata存储结构图

Lua中Userdata数据内容部分并未分配独立的内存来存储，而是直接追加在Udata结构的后面。Udata存储结构如下图：

• Userdata对象 = Udata结构 + 实际用户数据
• Udata结构 = GCObject *指针 + Userdata信息数据

创建Userdata

• Userdata创建的函数调用图

Userdata创建过程的核心函数是luaS_newudata，而函数lua_newuserdata作为luaS_newudata的包裹函数旨在屏蔽Udata的内部细节，而只提供给用户指向存储实际数据部分的内存指针。下面就这两个函数着重进行分析。

• luaS_newudata

// lstring.h
#define sizeludata(l) (sizeof(union UUdata) + (l))

// lstring.h
LUAI_FUNC Udata *luaS_newudata (lua_State *L, size_t s);

// lstring.c
Udata *luaS_newudata (lua_State *L, size_t s) {
  Udata *u;
  GCObject *o;
  if (s > MAX_SIZE - sizeof(Udata))
    luaM_toobig(L);
  o = luaC_newobj(L, LUA_TUSERDATA, sizeludata(s));
  u = gco2u(o);
  u->len = s;
  u->metatable = NULL;
  setuservalue(L, u, luaO_nilobject);
  return u;
}