在前面一章介绍的数组实现方法,我们不必担心如何管理资源,只需要分配内存。 每一个表示数组的 userdatum 都有自己的内存,这个内存由 lua 管理。当数组变为垃圾 (也就是说,当程序不需要)的时候,lua 会自动收集并释放内存。
生活总是不那么如意。有时候,一个对象除了需要物理内存以外,还需要文件描述符、窗口句柄等类似的资源。(通常这些资源也是内存,但由的其他部分来管理)。 在这种情况下,当一个对象成为垃圾并被收集的时候,这些相关的资源也应该被释放。一些面向对象的语言为了这种需要提供了一种特殊的机制(称为 finalizer或者析构器)。lua以_gc 元方法的方式提供了 finalizers。这个元方法只对 userdata 类型的值有效。当一个userdatum 将被收集的时候,并且usedatum 有一个_gc 域,lua 会调用这个域的值 (应该是一个函数):以userdatum 作为这个函数的参数调用。这个函数负责释放与 userdatum 相关的所有资源。
为了阐明如何将这个元方法和 api作为一个整体使用,这一章我们将使用 lua扩展应用的方式,介绍两个例子。第一个例子是前面己经介绍的遍历一个目录的函数的另一种实现。第二个例子是一个绑定 expatcexpat 开源的 xml 解析器)实现的 xml 解析 器。
29.1 目录迭代器
前面我们实现了一个 dir 函数,给定一个目录作为参数,这个函数以一个table的方 式返回目录下所有文件。我们新版本的dir函数将返回一个迭代子,每次调用这个迭代 子的时候会返回目录中的一个入口(entry)。按新版本的实现方式,我们可以使用循环 来遍历整个目录:
for fname in dir(".") do print(fname) end
在 c 语言中,我们需要 dir这种结构才能够迭代一个目录。通过 opendir 才能创建 一个 dir 的实例,并且必须显式的调用 closedir 来释放资源。我们以前实现的 dir 用一个 本地变量保存 dir 的实例,并且在获取目录中最后一个文件名之后关闭实例。但我们新实现的 dir中不能在本地变量中保存 dir 的实例,因为有很多个调用都要访问这个值,另外,也不能仅仅在获取目录中最后一个文件名之后关闭目录。如果程序循环过程中中断退出,迭代子根本就不会取得最后一个文件名,所以,为了保证 dir 的实例一定能够被释放掉,我们将它的地址保存在一个 userdatum 中,并使用这个 userdatum 的 gc的 元方法来释放目录结构。
尽管我们实现中userdatum的作用很重要,但这个用来表示一个目录的userdatum,并不需要在lua可见范围之内。dir函数返回一个迭代子函数,迭代子函数需要在lua的可见 范围之内。目录可能是迭代子函数的一个upvalue。这样一来,迭代子函数就可以直接访问这个结构(指目录结构,即userdatum),但是lua不可以(也不需要)访问这个结构。
总的来说,我们需要三个 c 函数。第一,dir 函数,一个 lua 调用他产生迭代器的 工厂,这个函数必须打开 dir结构并将他作为迭代函数的 upvalue。第二,我们需要一 个迭代函数。第三,_gc 元方法,负责关闭 dir 结构。一般来说,我们还需要一个额外的函数来进行一些初始的操作,比如为目录创建 metatable,并初始化这个 metatable。
首先看我们的 dir 函数:
#include #include /* forward declaration for the iteratorfunction */ static int dir_iter (lua_state *l); static int l_dir (lua_state *l) { const char *path = lual_checkstring(l, 1); /* create auserdatum to storea dir address */ dir **d = (dir**)lua_newuserdata(l, sizeof(dir *)); /* set its metatable */ lual_getmetatable(l, "luabook.dir"); ua_setmetatable(l, -2); /* try toopen the givendirectory */ *d =opendir(path); if (*d == null)/* error openingthe directory? */ lual_error(l, "cannot open %s: %s", path, strerror(errno)); /* createsand returns theiterator function (its sole upvalue,the directory userdatum, is already on the stacktop */ lua_pushcclosure(l, dir_iter, 1); return 1; }
这儿有一点需要注意的,我们必须在打开目录之前创建 userdatum。如果我们先打开 目录,然后调用 lua_newuserdata 会抛出错误,这样我们就无法获取dir 结构。按照正确 的顺序,dir结构一旦被创建,就会立刻和 userdatum 关联起来;之后不管发生什么,_gc元方法都会自动的释放这个结构。
第二个函数是迭代器:
static int dir_iter (lua_state *l) { dir *d = *(dir**)lua_touserdata(l, lua_upvalueindex(1)); struct dirent *entry; if ((entry = readdir(d)) != null) { lua_pushstring(l, entry->d_name); return 1; } else return 0; /* no morevalues to return*/ }
gc 元方法用来关闭目录,但有一点需要小心:因为我们在打开目录之前创建 userdatum,所以不管 opendir 的结果是什么userdatum 将来都会被收集。如果 opendir 失败,将来就没有什么可以关闭的了:
static int dir_gc (lua_state *l) { dir *d = *(dir**)lua_touserdata(l, 1); if (d) closedir(d); return 0; }
最后一个函数打开这个只有一个函数的库:
int luaopen_dir (lua_state *l) { lual_newmetatable(l, "luabook.dir"); /* set its gcfield */ lua_pushstring(l, "_gc"); lua_pushcfunction(l, dir_gc); lua_settable(l,-3); /* register the dirfunction */ lua_pushcfunction(l, l_dir); lua_setglobal(l, "dir"); return 0; }
整个例子有一个注意点。开始的时候,dir_gc 看起来应该检查他的参数是否是一个目录。否则,一个恶意的使用者可能用其他类型的参数(比如,文件)调用这个函数导 致严重的后果。然而,在 lua 程序中无法访问这个函数:他被存放在目录的 metatable 中,lua 程序从来不会访问这些目录。
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