在 lua 中有没有办法将 upvalue 绑定到 userdata 值而不是函数？

Question

在下面的示例中，userdata 值创建为 MyType 类型，并使用调用 LI_MyType__tostring 的元函数 __tostring 创建表。该代码创建了一个基于闭包的 lua OOP。我对提供的示例的抱怨是，似乎只有一种方法可以通过 upvalues 将 userdata 与方法调用相关联。就其本身而言，这不是问题，除非我想跨实例共享相同的元表。

在一个理想的世界中——以及我希望通过这个问题挖掘出的东西——有没有一种方法可以将一个上值与一个值（例如userdata）相关联，而无需通过上值将其与函数调用相关联？我希望有一个技巧可以让我继续使用基于闭包的 lua OOP 并且在实例之间共享相同的元表。我并不乐观，但我想我会问一下是否有人有建议或不明显的技巧。

using FuncArray = std::vector<const ::luaL_Reg>;
static const FuncArray funcs = {
  { "__tostring", LI_MyType__tostring },
};

int LC_MyType_newInstance(lua_State* L) {
  auto userdata = static_cast<MyType*>(lua_newuserdata(L, sizeof(MyType)));
  new(userdata) MyType();

  // Create the metatable
  lua_createtable(L, 0, funcs.size());     // |userdata|table|
  lua_pushvalue(L, -2);                    // |userdata|table|userdata|
  luaL_setfuncs(L, funcs.data(), 1);       // |userdata|table|
  lua_setmetatable(L, -2);                 // |userdata|
  return 1;
}

int LI_MyType__tostring(lua_State* L) {
  // NOTE: Blindly assume that upvalue 1 is my userdata
  const auto n = lua_upvalueindex(1);
  lua_pushvalue(L, n);                     // |userdata|
  auto myTypeInst = static_cast<MyType*>(lua_touserdata(L, -1));
  lua_pushstring(L, myTypeInst->str());    // |userdata|string|
  return 1;                                // |userdata|string|
}

我希望有一种方法可以执行类似的操作（这是伪代码！）：

// Assume that arg 1 is userdata
int LI_MyType__tostring(lua_State* L) {
  const int stackPosition = -1;
  const int upvalueIndex = 1;
  const auto n = lua_get_USERDATA_upvalue(L, stackPosition, upvalueIndex);
  lua_pushvalue(L, n);                     // |userdata|
  auto myTypeInst = static_cast<MyType*>(lua_touserdata(L, -1));
  lua_pushstring(L, myTypeInst->str());    // |userdata|string|
  return 1;                                // |userdata|string|
}

我知道这类似于 OOP 的“正常”元表样式的情况，但我希望保持基于闭包并避免引入冒号语法。

问这个问题的另一种方法是，有没有办法在使用基于闭包的 OOP 时跨 userdata 实例共享元表？从脚本方面使用 lua 的语法，我认为这是不可能的，但我希望在 C 方面可以做一些事情。

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更新 (2013-10-10)：基于@lhf's answer to use lua_setuservalue() and lua_getuservalue()，我确定的允许我重用元表的协议是这样的：

1. 使用luaL_newmetatable() 注册单个元表对象。这个元表现在可以在userdata 实例之间共享，因为注册元表时没有使用上值。
2. 创建一个userdata 值（lua_newuserdata()）。
3. 将正确的元表分配给 userdata 值 (lua_setmetatable())。
4. 使用一个上值 userdata 创建并填充实例方法调用/属性表。
5. 在userdata 上使用lua_setuservalue() 来存储对每个实例属性/方法表的引用。
6. 更改各种元方法（例如__index）以使用userdata 的用户值表。

因此：

• 元方法中从不使用上值
• 上值仅用于值的实例方法中
• 给定类的每个实例只有一个额外的表

仍然无法避免为每个用户数据创建方法/属性表，但这种开销是名义上的。如果obj.myMethod() 在不使用: 的情况下以某种方式将obj 传递给function myMethod() 那就太好了，但这正是: 所做的，因为这是不可能的另一种方式（除非你确实使用了上值） .

Answer 1

lua_setuservalue 似乎正是您所需要的。当然还有lua_getuservalue。

（我跳过 C++ 代码并回答标题中的问题。）

Answer 2

出于几个原因，我认为您不应该尝试完全这样做。

1. 如果您调用 object.method()，并尝试从已创建的实例中推断出该对象，您将无法在给定的任何对象上传递函数指针。
2. 您拥有对永远不会被垃圾回收的对象的循环引用（每个实例的函数都指向该实例）。

只需从插槽 1 中获取对象，并检查其类型是否与您的用户数据匹配。 (luaL_checkudata)

例如，如果它不是一个对象并且调用了 tostring，则只需输出它的类对象名称，而不是实例详细信息。它更有意义，如果对象报告它的实际情况，可能会使调试变得更简单，而不是试图太聪明并误导你。