Lua 用户数据指针的生命周期答案

【问题标题】：Lifetime of Lua userdata pointersLua 用户数据指针的生命周期
【发布时间】：2016-12-07 16:37:10
【问题描述】：

如果我创建一个 userdata 对象并将其存储在一个表中，然后在 C/C++ 中获取对它的引用，该引用的有效期是多久？只要用户数据保存在 Lua 的表中，C/C++ 中的引用是否保证有效？或者是否存在 Lua 运行时移动 userdata 对象，使 C/C++ 对它的引用无效的风险？

这就是我正在做的事情：

// Initially, the stack contains a table
class Foo { ... };
lua_pushstring(L, "my_userdata");
void* mem = lua_newuserdata(L, sizeof(Foo));
new (mem) Foo();
lua_settable(L, -3);

// Later:
lua_pushstring(L, "my_userdata");
lua_gettable(L, -2);
Foo *foo = (Foo*)lua_touserdata(L, -1);
lua_pop(L, 1);
// How long will this pointer be valid?

我最好在这里使用operator new 和少量用户数据吗？

【问题讨论】：

标签： c++ lua lua-userdata

【解决方案1】：

引用（或由于 Lua 是用 C 编写的指针）将在用户数据的生命周期内保持有效。

Lua 的首席架构师在Lua-l mailing list 上解决了这个问题：

引用：2006 年 4 月 18 日；罗伯托·伊鲁萨利姆斯奇

注意的是字符串，而不是用户数据（尽管我们实际上手册中没有明确说明）。我们无意允许用户数据地址在 GC 期间更改。与字符串不同，它是 Lua 中的内部数据，userdata 的唯一用途是使用通过 C 代码，它更喜欢事物保持原样:)

您可以通过将用户数据锚定在状态中来控制它的生命周期：

在registry
作为uservalue 绑定到另一个对象的生命周期
作为全局存储在pseudo-indexLUA_RIDX_GLOBALS的表中

有几个原因，您可能更喜欢完整的用户数据而不是轻用户数据：

完整的 userdata 可能有自己的 uservalue 和 metatable（所有 lightuserdata 共享同一个 metatable）
通过__gc 元方法完成
用于处理用户数据的几个便捷 API 函数（luaL_newmetatable、luaL_setmetatable 等）

在 C++ 中从类创建用户数据的常用方法是使用pointer-to-pointer idiom：

class Foo { ... };

static int new_Foo(lua_State *L) {
    // begin userdata lifetime
    Foo **ud = static_cast<Foo **>(lua_newuserdata(L, sizeof *ud)); 
    luaL_setmetatable(L, "Foo");

    // begin C++ object lifetime  
    *ud = new Foo();
    return 1;
}

// __gc metamethod
static int delete_Foo(lua_State *L) {  
    Foo **ud = static_cast<Foo **>(luaL_checkudata(L, 1, "Foo"));

    // end C++ object lifetime
    delete *ud;

    // end userdata lifetime
    return 0;
}

【讨论】：

谢谢，很好的回答。改用void * men = lua_newuserdata(L, sizeof (Foo)); Foo* f = new (men) Foo (); 有什么问题吗？
@tom 问题是谁会打电话给delete？有两个不同的生命周期；用户数据（使用 C 的 realloc 管理）和 C++ 对象（使用 new/delete 管理）。使用位置new 共享内存，Lua 会很高兴地收集它，您将有未定义的行为。指针对指针的习惯用法允许这两个生命周期共存。 Lua 使用realloc 管理其内存，在__gc 元方法中，您可以在您的C++ 对象上调用delete。
您可以在__gc 元方法中手动调用析构函数。如果你使用placement new，那是正常的......

【解决方案2】：

在 Lua 垃圾收集器确定表（或表元素）不再在任何地方使用并且可以安全删除之前有效。使用元方法，Lua 会在垃圾回收发生时通知您。

http://pgl.yoyo.org/luai/i/lua_newuserdata

https://www.lua.org/pil/29.html

【讨论】：