Lua：高效复制表（深拷贝）

Question

我尝试高效地制作 lua 表的副本。我编写了以下运行良好的函数 copyTable()（见下文）。但我想我可以使用函数的“按值传递”机制获得更高效的东西。我做了一些测试来探索这个机制：

function nop(x)
  return x
end

function noop(x)
  x={}
  return x
end

function nooop(x)
  x[#x+1]=4
  return x
end

function copyTable(datatable)
  local tblRes={}
  if type(datatable)=="table" then
    for k,v in pairs(datatable) do tblRes[k]=copyTable(v) end
  else
    tblRes=datatable
  end
  return tblRes
end

tab={1,2,3}
print(tab)            -->table: 0x1d387e0 tab={1,2,3}
print(nop(tab))       -->table: 0x1d387e0 tab={1,2,3}
print(noop(tab))      -->table: 0x1e76f90 tab={1,2,3}
print(nooop(tab))     -->table: 0x1d387e0 tab={1,2,3,4}
print(tab)            -->table: 0x1d387e0 tab={1,2,3,4}
print(copyTable(tab)) -->table: 0x1d388d0

我们可以看到，对表的引用通过函数（当我只是阅读或添加东西时）没有改变，除了在 noop() 中我尝试对现有的进行彻底修改。

我阅读了Bas Bossink 和Michael Anderson 在this Q/A 中的答案。关于传递或表作为参数，他们强调了“通过ref传递的参数”和“通过值和表传递的参数是引用”之间的区别，并举例说明了这种区别。

但这究竟是什么意思？我们是否有引用的副本，但是由于指向并因此被操纵的数据仍然是相同的，而不是复制的，这与通过 ref 有什么区别？当我们尝试将 nil 影响到 table 时，noop() 中的机制是否特定于避免删除 table 或在哪些情况下触发（我们可以通过 nooop() 看到，当表被修改）？

我的问题：传递表格的机制如何真正起作用？有没有一种方法可以更有效地复制表的数据而无需我的 copyTable 负担？

Answer 1

Lua 中的参数传递规则与 C 类似：一切都是按值传递，但表和用户数据作为指针传递。传递引用的副本在用法上看起来并没有太大的不同，但它与通过引用传递完全不同。

例如，您专门提出了这部分。

function noop(x)
  x={}
  return x
end
print(noop(tab))      -->table: 0x1e76f90 tab={1, 2, 3}

您正在将新表[1] 的值分配给变量x（x 现在拥有一个新的指针值）。您没有改变原始表，tab 变量仍然保存指向原始表的指针值。当您从noop 返回时，您将传回新表的值，该值是空的。 变量保存值，指针是值，而不是引用。

编辑：

错过了您的其他问题。不，如果你想深拷贝一个表，一个类似于你写的函数是唯一的方法。当表变大时，深拷贝非常很慢。为避免性能问题，您可以使用类似 “rewind tables” 的机制，它会跟踪对它们所做的更改，以便在以后的时间点撤消它们（在递归回溯上下文中非常有用） .或者，如果您只需要防止用户搞砸表格内部结构，请编写一个 "freezable" 特征。

[1] 想象一下{} 语法是一个构造新表并返回指向新表的指针的函数。

Answer 2

如果您确定这 3 个假设 (A) 对“tab”（正在复制的表）有效：

1. 没有表键

   t1 = {}
   tab = {}
   tab[t1] = value
   

2. 没有重复的表值

   t1 = {}
   tab = {}
   tab.a = t1
   tab.b = t1
   -- or
   -- tab.a.b...x = t1
   

3. 没有递归表：

   tab = {}
   tab.a = tab
   -- or
   -- tab.a.b...x = tab
   

那么你提供的代码是最小的并且几乎是尽可能高效的。

如果 A1 不成立（即您有表键），那么您必须将代码更改为：

function copyTable(datatable)
  local tblRes={}
  if type(datatable)=="table" then
    for k,v in pairs(datatable) do 
      tblRes[copyTable(k)] = copyTable(v) 
    end
  else
    tblRes=datatable
  end
  return tblRes
end

如果 A2 不成立（即您有重复的表格值），那么您可以将代码更改为：

function copyTable(datatable, cache)
  cache = cache or {}
  local tblRes={}
  if type(datatable)=="table" then
    if cache[datatable] then return cache[datatable]
    for k,v in pairs(datatable) do 
      tblRes[copyTable(k, cache)] = copyTable(v, cache) 
    end
    cache[datatable] = tblRes
  else
    tblRes=datatable
  end
  return tblRes
end

不过，只有在您有大量重复的大表时，这种方法才会奏效。因此，需要评估哪个版本更适合您的实际生产场景。

如果 A3 不成立（即您有递归表），那么您的代码（以及上面的两个调整）将进入无限递归循环并最终引发堆栈溢出。

最简单的处理方法是保持回溯并在发生表递归时抛出错误：

function copyTable(datatable, cache, parents)
  cache = cache or {}
  parents = parents or {}
  local tblRes={}
  if type(datatable)=="table" then
    if cache[datatable] then return cache[datatable]
    assert(not parents[datatable])
    parents[datatable] = true
    for k,v in pairs(datatable) do 
      tblRes[copyTable(k, cache, parents)]
        = copyTable(v, cache, parents) 
    end
    parents[datatable] = false
    cache[datatable] = tblRes
  else
    tblRes=datatable
  end
  return tblRes
end

我的处理递归表的 deepcopy 函数的解决方案，保留原始结构可以在这里找到：https://gist.github.com/cpeosphoros/0aa286c6b39c1e452d9aa15d7537ac95