LUA的table实现
数据结构
下面的结构体是lua中用于表示一个table，主要关注里面的array和node。
typedef struct Table {
CommonHeader;
lu_byte flags; /* 1<<p means tagmethod(p) is not present */
lu_byte lsizenode; /* log2 of size of 'node' array */
unsigned int alimit; /* "limit" of 'array' array */
TValue *array; //数组
Node *node; // 哈希表
Node *lastfree; // 辅助寻找冲突节点的指针
struct Table *metatable;
GCObject *gclist;
} Table;
设计原理
table可以当数组也可以当哈希表，这得益于其Table结构的设计与实现。array作数组，node作哈希表。数组部分只能存放value，所以key必须是整数，其他的都放在哈希表部分。仅当哈希表没空间的时候才会触发resize，这个时候会重新调整array和node大小，数组满了并不会触发resize。
具体操作
- 查找
主要关注整型是怎么查到的。
const TValue *luaH_get (Table *t, const TValue *key) {
switch (ttype(key)) {
case LUA_TNIL:
return luaO_nilobject;
case LUA_TSTRING:
return luaH_getstr(t, rawtsvalue(key));
case LUA_TNUMBER: {
int k;
lua_Number n = nvalue(key);
lua_number2int(k, n);
// 如果double转int再转double还能相等，则认为是整数
if (luai_numeq(cast_num(k), nvalue(key))) /* index is int? */
return luaH_getnum(t, k); // 指向value的指针
/* else go through */
}
default: {
Node *n = mainposition(t, key);
do { /* check whether `key' is somewhere in the chain */
if (luaO_rawequalObj(key2tval(n), key))
return gval(n); /* that's it */
else n = gnext(n);
} while (n);
return luaO_nilobject;
}
}
}
const TValue *luaH_getnum (Table *t, int key) {
/* (1 <= key && key <= t->sizearray) */
if (cast(unsigned int, key-1) < cast(unsigned int, t->sizearray))
return &t->array[key-1]; // 数组部分
else {
lua_Number nk = cast_num(key);
Node *n = hashnum(t, nk);
do { /* check whether `key' is somewhere in the chain */
if (ttisnumber(gkey(n)) && luai_numeq(nvalue(gkey(n)), nk))
return gval(n); // 哈希部分
else n = gnext(n);
} while (n);
return luaO_nilobject;
}
}
- 插入
同样是关注整数。
TValue *luaH_set (lua_State *L, Table *t, const TValue *key) {
const TValue *p = luaH_get(t, key); // 这里get到的是指向value的指针，有可能是数组部分
t->flags = 0;
if (p != luaO_nilobject)
return cast(TValue *, p);
else {
if (ttisnil(key)) luaG_runerror(L, "table index is nil");
else if (ttisnumber(key) && luai_numisnan(nvalue(key)))
luaG_runerror(L, "table index is NaN");
return newkey(L, t, key);
}
}
void luaV_settable (lua_State *L, const TValue *t, TValue *key, StkId val) {
int loop;
for (loop = 0; loop < MAXTAGLOOP; loop++) {
const TValue *tm;
if (ttistable(t)) { /* `t' is a table? */
Table *h = hvalue(t);
TValue *oldval = luaH_set(L, h, key); // 这里取到value
if (!ttisnil(oldval) || /* result is no nil? */
(tm = fasttm(L, h->metatable, TM_NEWINDEX)) == NULL) { /* or no TM? */
setobj2t(L, oldval, val); // 将值设进去
luaC_barriert(L, h, val);
return;
}
/* else will try the tag method */
}
else if (ttisnil(tm = luaT_gettmbyobj(L, t, TM_NEWINDEX)))
luaG_typeerror(L, t, "index");
if (ttisfunction(tm)) {
callTM(L, tm, t, key, val);
return;
}
t = tm; /* else repeat with `tm' */
}
luaG_runerror(L, "loop in settable");
}
rehash:
- t->array数组，t->node是哈希表的桶。
- 只有正整数才允许放到array中，其他key必然都放到哈希表。
- 新t->array使用率必须超过50%总table元素个数，能放多少就放多少。
- 新t->node使用率必须超过50%，装下非array的部分。
解读:
- 如果旧table当做数组来用，那么rehash之后所有元素都放在新t->array部分，新t->node指向dummynode。
- 如果旧table的key都是正整数，但是比较零散，有可能新t->array极小。
- 如果旧table的key都是正整数，但是删除了部分key，有可能新t->array比原来还小。
- 如果旧table的key大部分都是非正整数，有可能所有key都被存哈希表了，t->array为NULL。
- 如果旧table的key都是非正整数，则t->array必然是NULL。
- t->array和t->node的长度都只可能是2的幂次。
哈希表部分解决冲突：
1. 通过将key1哈希到t->node上的某个位置，称为main position(简称mp)。
2. 如果mp1空闲，则直接存在mp1。若已被key2占用，计算key2的为mp2。
3. 若mp2不等于mp1，则将key1放在mp1位置上，再为key2找个其他空闲位置。
4. 若mp2等于mp1，则再为key1重新找个位置。
方案：桶+挂链。
大致的思想：为了节省内存，链表上的节点也是桶节点。即冲突的时候，在桶里面随便找一个空节点存放，再链接起来即可。
插入：如果通过哈希算出的桶节点空闲，直接使用。
若不空闲，分两种情况：
1)这个位置上的节点和新节点具有同样的哈希值。那这个节点肯定是桶头，随便找个空节点存放新节点，挂到桶头的后面。
2)这个位置上的节点和新节点具有不同的哈希值。那这个节点肯定是属于其他链表的，帮它随便找个位置放。新节点就是这个位置的桶头。
找空闲位置：有个空闲指针，从后往前移动，空节点就是可用的。若找不到空节点，持续到t->node头，就会触发rehash。
