使用 tolua++ 绑定结构和 ctor/dtor

Question

假设我想将一段代码绑定到 Lua，如下所示：

typedef struct bar {
  void * some_data;
} bar;
bar * bar_create(void);
void bar_do_something(bar * baz);
void bar_free(bar * baz);

我想从 Lua 脚本创建这些对象，而不是明确地管理它们的生命周期。最好，我希望我的脚本可以编写

require "foo"
local baz = foo:bar()
baz:do_something()
baz = nil

问题：为了按预期工作，我需要以某种方式告诉 tolua++ bar_create 和 bar_free 是 bar 的构造函数/析构函数。我怎么做？对于类，tolua++ 声称自动使用它们的 ctor/dtor，但是对于结构呢？

我能想到的最好的东西就是 foo.pkg 的这个定义：

module foo {
  struct bar {
    static tolua_outside bar_create @ create();
    tolua_outside bar_do_something @ do_something();
    tolua_outside bar_free @ free();
  };
}

这意味着我必须明确调用 create() 和 free()。

Answer 1

bar 函数可以使用 tolua++ 导入 Lua 并包装以产生对象样式的接口，包括垃圾收集。

为了演示参数的传递，我将bar接口改为

bar * bar_create(int x);
int bar_do_something(bar * baz, int y);
void bar_free(bar * baz);

并编写了一个测试实现，在调用函数时打印出x、y等。

bar_create() Lua 函数返回一个用户数据值。 Lua 通过调用存储在数据元表中的__gc 方法来释放这些用户数据。给定一个userdata 值和一个析构函数gc，__gc 方法被覆盖，它首先调用gc，然后调用原来的gc 方法：

function wrap_garbage_collector(userdata, gc)
    local mt = getmetatable(userdata)
    local old_gc = mt.__gc
    function mt.__gc (data)
        gc(data)
        old_gc(data)
    end
end

相同类型的用户数据共享相同的元表；因此，wrap_garbage_collector() 函数应该为每个类只调用一次（假设 tolua++ 的元表只构造一次并且只在退出时释放）。

这个答案的底部是一个完整的bar.pkg 文件，它导入bar 函数并将bar 类添加到名为foo 的Lua 模块中。 foo 模块被加载到解释器 (see for example my SO tolua++ example) 并像这样使用：

bars = {}

for i = 1, 3 do
    bars[i] = foo.bar(i)
end

for i = 1, 3 do
    local result = bars[i]:do_something(i * i)
    print("result:", result)
end

测试实现打印出发生了什么：

bar(1)
bar(2)
bar(3)
bar(1)::do_something(1)
result: 1
bar(2)::do_something(4)
result: 8
bar(3)::do_something(9)
result: 27
~bar(3)
~bar(2)
~bar(1)

下面的bar 类的构造有点复杂：build_class() 实用程序返回一个给定构造函数、析构函数和类方法的类（Lua 表）。毫无疑问，需要进行调整，但作为原型演示，该示例应该没问题。

$#include "bar.hpp"

// The bar class functions.
bar * bar_create(int x);
int bar_do_something(bar * baz, int y);
void bar_free(bar * baz);

$[
    -- Wrapping of the garbage collector of a user data value.
    function wrap_garbage_collector(userdata, gc)
        local mt = getmetatable(userdata)
        local old_gc = mt.__gc
        function mt.__gc (data)
            gc(data)
            old_gc(data)
        end
    end

    -- Construction of a class.
    --
    -- Arguments:
    --
    --   cons : constructor of the user data
    --   gc : destructor of the user data
    --   methods : a table of pairs { method = method_fun }
    --
    -- Every 'method_fun' of 'methods' is passed the user data 
    -- as the first argument.
    --
    function build_class(cons, gc, methods)
        local is_wrapped = false
        function class (args)
            -- Call the constructor.
            local value = cons(args)

            -- Adjust the garbage collector of the class (once only).
            if not is_wrapped then
                wrap_garbage_collector(value, gc)
                is_wrapped = true
            end

            -- Return a table with the methods added.
            local t = {}
            for name, method in pairs(methods) do
                t[name] =
                    function (self, ...)
                        -- Pass data and arguments to the method.
                        return (method(value, ...))
                    end
            end

            return t
        end
        return class
    end

    -- The Lua module that contains our classes.
    foo = foo or {}

    -- Build and assign the classes.
    foo.bar =
        build_class(bar_create, bar_free,
                    { do_something = bar_do_something })

    -- Clear global functions that shouldn't be visible.
    bar_create = nil
    bar_free = nil
    bar_do_something = nil
$]