Lua中table的實現-《Lua設計與實現》

本文來自《Lua設計與實現》的閱讀筆記，推薦Lua學習者能夠購買一本，深刻淺出講解lua的設計和實現原理，很贊，哈哈

 

Lua中對於表的設計，是基於數組和散列表，和其餘語言不一樣，對於數組的下標是從1開始的，對於散列表而言，只要其鍵值補位nil，均可以存儲在其中。

 

1、table的基本類型定義

首先看看table的數據定義，參考源碼lobject.h

 

CommonHeader, 參看專欄前面的文章；

flags 這是一個lua的byte類型的數據，用於表示表中提供了哪些元方法，好比是否提供了元方法_index，該數據最開始設置爲1，若是進行查找一次，好比_index，若是存在，這該元方法對應的flag bit設置爲0，在下一次查找的時候，只須要比較這個bit便可，對應的元方法在ltm.h中

lsizenode，爲散列表的大小，一定爲2的冪對應的數字；

metatable，該table的元表；

array，該table的數組的指針

node, 該table的散列表的起始位置的指針；

lastfree, 該散列表的最後位置的指針

gclist， gc相關的鏈表

sizearray， 數組的大小，不必定爲2的冪對應的數字

對於node數據，相似於其餘語言中的字典設計\hash設計，就是一個鍵值對集合，其定義爲：

須要提一下的是對於key的設計採用的是union，也就是說Lua的散列表的key，能夠爲nk對應的struct，也能夠是TValue類型

 

2、table相關的操做的實現原理

一、查找算法的實現原理

借用原文的僞代碼：

if 輸入的key爲整數 && key >= 0 && key <= 數組的大小

嘗試在數組部分查找

else 在散列表部分查找

計算出該key的散列值，據其查找對應的node所在散列表中的位置，而後遍歷其對應的鏈表，查找是否有該key對應的元素

舉例：

local t = {}

t[1] = 0

t[100] = 0

那麼1是在數組中查找，100就是在散列表中去查找了（100大於數組的len）

 

二、新增元素的實現原理

給lua中添加新元素的時候，會有可能觸發從新分配table中的數組和散列表，其本質來自於散列表的rehash（因爲lua對於下標超過數組的大小的數字，都會存儲在散列表部分去，因此數組部分的插值不會觸發rehash）

散列表的組織，就是多個mainposition，每一個單獨的mainposition會對應一個數據鏈表，當插入一個key的時候，會調用luaHset\luaH_setnum\luaH_setstr，來得到該key對應的TValue指針，若是沒有，則調用內部的newkey函數來分配一個新的key：

基本的實現過程看源代碼寫的比較詳細，這兒說一下rehash部分的操做，在ltable.c中：

1) nums中存放的是元素的數量

2）分表遍歷數組(numusearray)和散列表(numusehash)，統計更新nums中的數量大小

3) 從新計算數組和hash部分的大小，數組大小的計算規則：逐個遍歷nums數組，得到其範圍區間內所包含的整數數量大於50%的最大索引，做爲rehash後的數組大小，這個索引值來自與computesizes函數：

可能看了會有點迷糊，那我就用大白話說一下吧：

首先nums數組在統計後，每一個下標對應的是處於當前2^(i -1) - 2^i中的元素的個數，而後不斷的累加計算，求得知足 sum > 2^n/2的最大下標值(這個下標值是nums數組中的)

因此，在不一樣的rehash階段，table中的同一個key可能會在數組部分和散列表部分交替出現，也是可能的。

因爲rehash會帶來較大的性能消耗，因此通常都儘可能避免，好比在建立表的時候，就採用預填充的算法

 

三、取長度算法的原理

若是table中元表沒有重載len方法，則調用的是luaH_getn方法，其基本的僞代碼爲：

if 表中存在數組部分：

初始化i = 0, j = sizearray

　　while(j - i > 1){

　　　　m = (j + i)/2

　　if(array[m-1] == nil)

　　　　j = m

　　else

　　　　i = m

　　}

　　return i

else

　　查找表中散列表長度，算法同數組部分

對於表中只有散列表的時候，其實質就是對鍵值爲正整數的部分進行長度操做，若是既有數組，又有散列表，則優先對數組部分進行長度操做