C 跟Lua如何超高效能傳遞資料

在uwa學堂上線那天，我買了招文勇這篇lua互動的課程，但是前段時間太忙，一直沒空研究，他的demo是基於xlua的，今天終於花了大半天時間在tolua下跑起來了，記錄一下我的理解

lua跟c#互動的效能問題是老生常談的了，c#跟lua資料互動是通過lua虛擬棧，進行壓棧、出棧來傳遞的，一次呼叫就需要執行很多指令，效能會隨著呼叫次數的頻繁，函式引數的增多而變差。直接操作記憶體的方式，可以在c#端修改lua記憶體，省去了操作虛擬棧，函式呼叫的大把指令，效能也就很高效了

原理其實很簡單，在c#端定義好lua table的結構體，必須在記憶體中對齊lua端的table，然後在c#端拿到lua table的指標，讀寫這塊記憶體，就能讀寫這個lua table了。

是不是覺得非常簡單，哈哈哈哈。感覺自己馬上就能弄出來了

想在c#端寫乙個lua table結構體，那就先看看lua端這個結構體是怎麼實現的吧。在tolua下，我們使用的是luajit，jit的原始碼跟lua是不一樣的，luajit又分32位跟64位。所以我們這個table結構體也需要做多套才行

luajit中的gctab就是table的結構體了

typedef struct gctab  gctab;

gcheader是每乙個gc物件都要包含的乙個巨集，定義了這些屬性

#define gcheader	gcref nextgc; uint8_t marked; uint8_t gct

lua的table支援陣列、雜湊表兩種用法，甚至可以同時是陣列又是雜湊表。我們主要處理陣列的資料互動，結構體中的mref array;就是這個table的所有資料儲存的地方了，而asize就等於這個陣列的長度+1。所以我們重點關注這2個字段的記憶體位址我們把gctab結構體展開成這樣看

gcref nextgc; 
uint8_t marked; uint8_t gct; uint8_t nomm; int8_t colo;
mref array;
gcref gclist;
gcref metatable;
mref node;
uint32_t asize;
uint32_t hmask;
mref freetop;//這個是64位的才會有

gcref 跟 mref 都是乙個jit中封裝的指標型別，會自動根據巨集展開為32位跟64位。

gcref 表示這是乙個gc物件的指標

mref 表示非gc物件的記憶體指標

在c#中都可以用intptr型別代替

uint8_t 是8位元組的，我們把4個8位元組的放在一起，可以用乙個int32位占用

那麼轉換到c#中，結構體就變成了這樣

// gc64 version
public struct luajitgctabgc64

在lj_tab.c中看tab的實現，我們很快就能找到array裡存的是tvalue結構，tvalue其實是乙個聯合體。

tvalue原始碼

/* tagged value. */
typedef lj_align(8) union tvalue ;
#else
struct ;
, uint32_t it; /* internal object tag. must overlap msw of number. */)};
#endif
#if lj_fr2
int64_t ftsz; /* frame type and size of previous frame, or pc. */
#else
struct fr;
#endif
struct u32;
} tvalue;

這中間有很多巨集，看著很亂，但其實我們只需要用2種模式就行了，因為我們只實現int跟double。作者給出的方式是如下這種

[structlayout(layoutkind.explicit, size = 8)]
public struct luajittvalue

但這裡我有一些我還沒弄明白，因為我實際執行起來後，不管lua賦值的是整形，還是浮點，int i始終沒有值，值都存在了double n中。那為啥作者要弄乙個int i跟uint32 it; 這個it還偏移了4位元組

在c#端我們可以使用[structlayout(layoutkind.explicit)]和[fieldoffset(0)]來實現c語言中的聯合體，具體方式可以看這篇文章

結構體都定義好了，接下來我們看看怎麼讀寫乙個double

luajitgctab32* tablerawptr; //需要拿到lua端table的指標
//賦值操作
tablerawptr->array[index].n = val;
//取值操作
tablerawptr->array[index].n;

沒錯，就是這麼簡單。直接就可以操作lua記憶體了。

在lua端傳入乙個table引數過來，我們可以在c#端操作虛擬棧轉成指標

system.intptr arg0 = luadll.lua_topointer(l, 1);

看到這裡，相信大部分的謎團都已經解開了，真的自己可以實現一套出來了。

作者提供的方案裡，只支援int、double。只支援array型別的table。還有luajit64位貌似沒支援好。所以如果真正要使用的話，還要改很多東西

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Redis 超高效能的key value資料庫

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