Lua的内存管理

【前言】

在历史长河中，各种各样的新语言，总是伴随着我们编程人员；有的时候，工作的需要，我们不得不去学习这些很炫的，很新的语言。学习任何一门语言（我这里只说学习），都无非就是学习那么几个大模块，基本语法，标准库，函数或面向对象，内存管理。而对于Lua的学习，前面几个模块我都已经总结完毕了，而今天这篇文章主要是总结Lua中的内存管理。

Lua在两个层面提供了对这些定制的支持。在较低层面，可以设置Lua使用的分配函数；在较高层面，可以设置一些控制垃圾收集器的参数，或者直接控制垃圾收集器。现在就开始这一篇的旅行吧。

【分配函数】

Lua是通过一个“分配函数”来完成所有的内存分配和释放操作。当用户创建一个Lua状态时，必须提供这个函数。之前的代码中总是会用到一个luaL_newstate辅助函数，这个函数会以一个默认的分配函数来创建Lua状态。默认的分配函数使用了C标准库中的malloc-realloc-free函数，对于普通的应用程序这已经足够了，然而，要获取对Lua内存分配的完全控制也是非常容易的，只需要用原始的lua_newstate来创建状态就可以了：

lua_State *lua_newstate(lua_Alloc f, void *ud);

这个函数接收两个参数：分配函数和用户数据。以这种方式创建的状态会调用f来完成所有的内存分配和释放。由于分配内存的策略很多，而对于lua_Alloc分配函数的分析和讲解，也不是这篇文章的重点；这篇文章，只是对Lua内存管理进行简单的说明，让你知道有这么个东西，有这么回事，那么我的这篇文章就达到目的了。

【垃圾收集器】

Lua在5.0版之前，都是采用的一种简单的“标记并清理”的垃圾收集器。这种垃圾清理的每个周期由4个阶段组成：标记、整理、清扫和收尾。Lua有时会为了完成一个完整的垃圾收集周期而暂停与主程序的交互。接下来，就对一个垃圾清理周期中的每个阶段进行详细的说明。

在标记阶段，Lua先将“根集合”中的对象标记为“活跃”。根集合中的对象就是Lua可以直接访问的对象，它们是注册表中的对象和主线程对象。然后，Lua将任何程序可以通过根集合对象访问到的对象也都标记为“活跃”。这样会使所有可到达的对象都标记为“活跃”了。

在开始清扫阶段前，Lua先要进入整理阶段。这个阶段为“终结函数”和弱引用table。首先，Lua遍历所有的userdata，找出所有未被标记且具有–gc元方法的userdata。然后，将这些userdata标记为“活跃”，并放入一个单独的列表中。这个列表在收尾阶段会用到。另一方面，Lua还会遍历所有的弱引用table，并根据弱引用设置删除其中未被标记的key和value。

在清扫阶段中，Lua遍历所有的对象。如果当前遍历到的对象未被标记，就收集它。否则，Lua就清除它的标记，从而为下一个收集周期做准备。

最后是收尾阶段，其中会根据整理阶段中生成的userdata列表来调用它们的终结函数。在最后才进行这些调用是为了简化错误处理。