skynet源码阅读<1>--lua与c的基本交互

阅读skynet的lua-c交互部分代码时，可以看到如下处理：

struct skynet_context * context = lua_touserdata(L, lua_upvalueindex(1));

那么，问题来了：skynet_context是如何作为upvalue与C函数绑定在一起的呢？这里以luaopen_skynet_core(lua_State *L)为例：

int luaopen_skynet_core(lua_State *L) {
	luaL_checkversion(L);
	luaL_Reg l[] = { /*注册函数部分略去*/ { NULL, NULL } };
	luaL_newlibtable(L, l);
	lua_getfield(L, LUA_REGISTRYINDEX, "skynet_context");
	struct skynet_context *ctx = lua_touserdata(L,-1);
	if (ctx == NULL) {
		return luaL_error(L, "Init skynet context first");
	}
	luaL_setfuncs(L,l,1);
	return 1;
}

　　这里先通过luaL_newlibtable创建一张表T（函数指针表l并未实际注册到表T中，只是分配了相应大小的空间），然后从全局索引表中取出事先注册的skynet_context，接着调用luaL_setfuncs(L,l,1)，将函数表注册到T中。注册时每个函数都会从栈顶取出指定数目的元素（这里为1）作为upvalue。到lua源码中看看这部分具体的实现如何：

/*
** set functions from list 'l' into table at top - 'nup'; each
** function gets the 'nup' elements at the top as upvalues.
** Returns with only the table at the stack.
*/
LUALIB_API void luaL_setfuncs (lua_State *L, const luaL_Reg *l, int nup) {
  luaL_checkstack(L, nup, "too many upvalues");
  for (; l->name != NULL; l++) {  /* fill the table with given functions */
    int i;
    for (i = 0; i < nup; i++)  /* copy upvalues to the top */
      lua_pushvalue(L, -nup);
    lua_pushcclosure(L, l->func, nup);  /* closure with those upvalues */
    lua_setfield(L, -(nup + 2), l->name); /*-(nup+2)位置的元素正是之前创建的表T；这里以函数entry的name为key，向其注册闭包*/
  }
  lua_pop(L, nup);  /* remove upvalues */
}

可以看到扫描每个函数entry时，都会将push到栈顶的upvalues全部复制新的一份出来到栈顶，接着通过lua_pushcclosure创建C闭包，并注册到表T中去。函数表注册完毕后，再清理掉栈顶的upvalues。此时栈顶就是完成注册的表T了。至此，每个C闭包已经关联了skynet-context作为它们的upvalue。至于skynet_context，则是加载lua服务时，会创建C服务snlua（负责加载lua虚拟机），此时会将context实例注册到lua虚拟机的全局注册表中。细节见service_snlua.c，这里不再赘述。

先看下C闭包的定义（lobject.h）：

typedef struct CClosure {
  ClosureHeader;
  lua_CFunction f;
  TValue upvalue[1];  /* list of upvalues */
} CClosure;

除了ClosureHeader之外（包括upvalue的个数，CommonHeader的对象类型tt_，标记mark_等），可以看到C闭包包含一个函数指针f和一个upvalue数组。upvalue数组的实际大小是根据upvalue的个数来创建的。这里要做的事情就是把upvalue拷进C闭包中，如下（lapi.c）：

LUA_API void lua_pushcclosure (lua_State *L, lua_CFunction fn, int n) {
  lua_lock(L);
  if (n == 0) {
    setfvalue(L->top, fn);
  }
  else {
    CClosure *cl;
    api_checknelems(L, n);
    api_check(L, n <= MAXUPVAL, "upvalue index too large");
    cl = luaF_newCclosure(L, n);
    cl->f = fn;
    L->top -= n;
    while (n--) {
      setobj2n(L, &cl->upvalue[n], L->top + n);
      /* does not need barrier because closure is white */
    }
    setclCvalue(L, L->top, cl);
  }
  api_incr_top(L);
  luaC_checkGC(L);
  lua_unlock(L);
}

这里将栈上的元素copy到cl的upvalue数组中，然后再将cl设置到栈顶。之前被这里的while循环绕了一下，设n为N0，减一之后为N1，那么n--的运算结果为N0，但是循环中n的值则是N1，二者并不一样，逻辑是正确的。

那么剩下的最后一个问题是，在C函数中，是如何取到相关的upvalue的？首先是通过lua_upvalueindex(1)拿到对应的upvalue的索引：

#define lua_upvalueindex(i)	(LUA_REGISTRYINDEX - (i))

　　在本例中，进入lua_touserdata，可以看到index2addr的实现：

static TValue *index2addr (lua_State *L, int idx) {
  CallInfo *ci = L->ci;
  if (idx > 0) {
    TValue *o = ci->func + idx;
    api_check(L, idx <= ci->top - (ci->func + 1), "unacceptable index");
    if (o >= L->top) return NONVALIDVALUE;
    else return o;
  }
  else if (!ispseudo(idx)) {  /* negative index */
    api_check(L, idx != 0 && -idx <= L->top - (ci->func + 1), "invalid index");
    return L->top + idx;
  }
  else if (idx == LUA_REGISTRYINDEX)
    return &G(L)->l_registry;
  else {  /* upvalues */
    idx = LUA_REGISTRYINDEX - idx;
    api_check(L, idx <= MAXUPVAL + 1, "upvalue index too large");
    if (ttislcf(ci->func))  /* light C function? */
      return NONVALIDVALUE;  /* it has no upvalues */
    else {
      CClosure *func = clCvalue(ci->func);
      return (idx <= func->nupvalues) ? &func->upvalue[idx-1] : NONVALIDVALUE;
    }
  }
}

在upvalue的处理这块，先是还原upvalue在C闭包中的index，然后从当前的CallInfo中取到闭包，拿到upvalue返回。