gopher-lua - 用Go实现的Lua5.1虚拟机和编译器

GopherLua：Go语言编写的Lua虚拟机和编译器。

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GopherLua是一个用Go语言编写的Lua 5.1（加上Lua 5.2中的goto语句）虚拟机和编译器。GopherLua与Lua有着相同的目标：成为一种具有可扩展语义的脚本语言。它提供了Go语言API，让您可以轻松地将脚本语言嵌入到您的Go宿主程序中。

目录 :depth: 1

设计原则

成为一种具有可扩展语义的脚本语言。
用户友好的Go API
- 像原始Lua实现中使用的基于栈的API会导致GopherLua的性能提升（它将减少内存分配和具体类型 <-> 接口转换）。 GopherLua API不是基于栈的API。 GopherLua更注重用户友好性而非性能。

性能如何？

我认为GopherLua虽然不是最快的，但也不算太慢。

在微基准测试中，GopherLua的性能几乎与Python3相当（或略好）。

在wiki页面 <https://github.com/yuin/gopher-lua/wiki/Benchmarks>_上有一些基准测试结果。

安装

.. code-block:: bash

go get github.com/yuin/gopher-lua

GopherLua支持Go 1.9及以上版本。

使用方法

GopherLua的API与Lua的使用方式非常相似，但栈仅用于传递参数和接收返回值。

GopherLua支持通道操作。请参阅**"Goroutines"**部分。

导入包。

.. code-block:: go

import ( "github.com/yuin/gopher-lua" )

在虚拟机中运行脚本。

.. code-block:: go

L := lua.NewState() defer L.Close() if err := L.DoString(print("hello")); err != nil { panic(err) }

.. code-block:: go

L := lua.NewState() defer L.Close() if err := L.DoFile("hello.lua"); err != nil { panic(err) }

更多信息请参考Lua参考手册 <http://www.lua.org/manual/5.1/>和Go文档 <http://godoc.org/github.com/yuin/gopher-lua>。

请注意，Go文档 <http://godoc.org/github.com/yuin/gopher-lua>中未注释的元素等同于Lua参考手册 <http://www.lua.org/manual/5.1/>，但GopherLua使用对象而不是Lua栈索引。

数据模型

GopherLua程序中的所有数据都是LValue。LValue是一个接口类型，具有以下方法：

String() string
Type() LValueType

实现LValue接口的对象有：

================ ========================= ================== ======================= 类型名称 Go类型 Type()值常量 ================ ========================= ================== ======================= LNilType （常量） LTNil LNil LBool （常量） LTBool LTrue, LFalse LNumber float64 LTNumber - LString string LTString - LFunction 结构体指针 LTFunction - LUserData 结构体指针 LTUserData - LState 结构体指针 LTThread - LTable 结构体指针 LTTable - LChannel chan LValue LTChannel - ================ ========================= ================== =======================

您可以通过Go的方式（类型断言）或使用Type()值来测试对象类型。

.. code-block:: go

lv := L.Get(-1) // 获取栈顶的值 if str, ok := lv.(lua.LString); ok { // lv 是 LString fmt.Println(string(str)) } if lv.Type() != lua.LTString { panic("需要字符串。") }

.. code-block:: go

lv := L.Get(-1) // 获取栈顶的值 if tbl, ok := lv.(*lua.LTable); ok { // lv 是 LTable fmt.Println(L.ObjLen(tbl)) }

注意，LBool、LNumber、LString不是指针。

要测试LNilType和LBool，您必须使用预定义的常量。

.. code-block:: go

lv := L.Get(-1) // 获取栈顶的值

if lv == lua.LTrue { // 正确 }

if bl, ok := lv.(lua.LBool); ok && bool(bl) { // 错误 }

在Lua中，nil和false都使条件为假。LVIsFalse和LVAsBool实现了这个规范。

.. code-block:: go

lv := L.Get(-1) // 获取栈顶的值 if lua.LVIsFalse(lv) { // lv 是 nil 或 false }

if lua.LVAsBool(lv) { // lv 既不是 nil 也不是 false }

基于Go结构体的对象（LFunction、LUserData、LTable）有一些公共方法和字段。您可以出于性能和调试的目的使用这些方法和字段，但有一些限制：

元表不起作用。
没有错误处理。

调用栈和注册表大小

LState的调用栈大小控制脚本中Lua函数的最大调用深度（Go函数调用不计入）。

LState的注册表为调用函数（包括Lua和Go函数）以及表达式中的临时变量实现了栈存储。它的存储需求会随着调用栈的使用和代码复杂度的增加而增加。

注册表和调用栈都可以设置为固定大小或自动调整大小。

当您在一个进程中实例化了大量LState时，值得花时间调整注册表和调用栈的选项。

+++++++++ 注册表 +++++++++

注册表可以在每个LState的基础上配置初始大小、最大大小和步进大小。这将允许注册表根据需要增长。增长后不会再缩小。

.. code-block:: go

L := lua.NewState(lua.Options{
   RegistrySize: 1024 * 20,         // 这是注册表的初始大小
   RegistryMaxSize: 1024 * 80,      // 这是注册表可以增长到的最大大小。如果设置为`0`（默认值），则注册表不会自动增长
   RegistryGrowStep: 32,            // 这是每次注册表空间不足时增加的步长。默认值为`32`。
})

defer L.Close()

对于给定的脚本，如果注册表太小，最终会导致崩溃。如果注册表太大，会浪费内存（如果实例化了多个LState，这可能会很显著）。自动增长的注册表在调整大小时会稍微影响性能，但不会影响其他方面的性能。

+++++++++ 调用栈 +++++++++ 调用栈可以以两种不同的模式运行:固定大小或自动调整大小。

固定大小的调用栈具有最高的性能,并且内存开销固定。

自动调整大小的调用栈会根据需求分配和释放调用栈页,确保在任何时候都使用最少的内存。缺点是每次分配新的调用帧页时都会产生一些性能影响。

默认情况下,LState 会以 8 个为一页分配和释放调用栈帧,因此不会在每次函数调用时都产生分配开销。对于大多数用例来说,自动调整大小的调用栈的性能影响可能微不足道。

.. code-block:: go

L := lua.NewState(lua.Options{
    CallStackSize: 120,                 // 这是该 LState 的最大调用栈大小
    MinimizeStackMemory: true,          // 如果未指定则默认为 `false`。如果设置,调用栈将根据需要自动增长和收缩,最大不超过 `CallStackSize`。如果未设置,调用栈将固定为 `CallStackSize`。
})

defer L.Close()

++++++++++++++++ 选项默认值 ++++++++++++++++

上面的例子展示了如何为每个 LState 自定义调用栈和注册表大小。你也可以通过修改 lua.RegistrySize、lua.RegistryGrowStep 和 lua.CallStackSize 的值来调整未指定选项时的一些默认值。

由 *LState#NewThread() 创建的 LState 对象会继承父 LState 对象的调用栈和注册表大小。

其他 lua.NewState 选项

Options.SkipOpenLibs bool(默认 false)
- 默认情况下,GopherLua 在创建新的 LState 时会打开所有内置库。
- 你可以通过将此设置为 true 来跳过此行为。
- 使用各种 OpenXXX(L *LState) int 函数,你可以只打开所需的库,下面有一个示例。
Options.IncludeGoStackTrace bool(默认 false)
- 默认情况下,GopherLua 在发生 panic 时不显示 Go 堆栈跟踪。
- 你可以通过将此设置为 true 来获取 Go 堆栈跟踪。

API

有关更多信息,请参阅 Lua 参考手册和 Go 文档(LState 方法)。

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 从 Lua 调用 Go +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

.. code-block:: go

func Double(L lua.LState) int { lv := L.ToInt(1) / 获取参数 / L.Push(lua.LNumber(lv * 2)) / 推送结果 / return 1 / 结果数量 */ }

func main() { L := lua.NewState() defer L.Close() L.SetGlobal("double", L.NewFunction(Double)) /* 原始的 lua_setglobal 使用栈... */ }

.. code-block:: lua

print(double(20)) -- > "40"

任何在 GopherLua 中注册的函数都是一个 lua.LGFunction,定义在 value.go 中

.. code-block:: go

type LGFunction func(*LState) int

使用协程。

.. code-block:: go

co, _ := L.NewThread() /* 创建一个新线程 */ fn := L.GetGlobal("coro").(lua.LFunction) / 从 lua 获取函数 */ for { st, err, values := L.Resume(co, fn) if st == lua.ResumeError { fmt.Println("yield break(error)") fmt.Println(err.Error()) break }

   for i, lv := range values {
       fmt.Printf("%v : %v\n", i, lv)
   }

   if st == lua.ResumeOK {
       fmt.Println("yield break(ok)")
       break
   }

}

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 打开内置模块的子集 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

以下演示了如何在 Lua 中打开内置模块的子集,例如,为了避免启用具有访问本地文件或系统调用权限的模块。

main.go

.. code-block:: go

func main() {
    L := lua.NewState(lua.Options{SkipOpenLibs: true})
    defer L.Close()
    for _, pair := range []struct {
        n string
        f lua.LGFunction
    }{
        {lua.LoadLibName, lua.OpenPackage}, // 必须是第一个
        {lua.BaseLibName, lua.OpenBase},
        {lua.TabLibName, lua.OpenTable},
    } {
        if err := L.CallByParam(lua.P{
            Fn:      L.NewFunction(pair.f),
            NRet:    0,
            Protect: true,
        }, lua.LString(pair.n)); err != nil {
            panic(err)
        }
    }
    if err := L.DoFile("main.lua"); err != nil {
        panic(err)
    }
}

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 用 Go 创建模块 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

mymodule.go

.. code-block:: go

package mymodule

import (
    "github.com/yuin/gopher-lua"
)

func Loader(L *lua.LState) int {
    // 向表中注册函数
    mod := L.SetFuncs(L.NewTable(), exports)
    // 注册其他内容
    L.SetField(mod, "name", lua.LString("value"))

    // 返回模块
    L.Push(mod)
    return 1
}

var exports = map[string]lua.LGFunction{
    "myfunc": myfunc,
}

func myfunc(L *lua.LState) int {
    return 0
}

mymain.go

.. code-block:: go

package main

import (
    "./mymodule"
    "github.com/yuin/gopher-lua"
)

func main() {
    L := lua.NewState()
    defer L.Close()
    L.PreloadModule("mymodule", mymodule.Loader)
    if err := L.DoFile("main.lua"); err != nil {
        panic(err)
    }
}

main.lua

.. code-block:: lua

local m = require("mymodule")
m.myfunc()
print(m.name)

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 从 Go 调用 Lua +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

.. code-block:: go

L := lua.NewState() defer L.Close() if err := L.DoFile("double.lua"); err != nil { panic(err) } if err := L.CallByParam(lua.P{ Fn: L.GetGlobal("double"), NRet: 1, Protect: true, }, lua.LNumber(10)); err != nil { panic(err) } ret := L.Get(-1) // 返回值 L.Pop(1) // 移除接收到的值

如果 Protect 为 false,GopherLua 将会 panic 而不是返回 error 值。

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 用户定义类型 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 你可以用 Go 编写新类型来扩展 GopherLua。为此提供了 LUserData。

.. code-block:: go

type Person struct {
    Name string
}

const luaPersonTypeName = "person"

// 向给定的 L 注册我的 person 类型。
func registerPersonType(L *lua.LState) {
    mt := L.NewTypeMetatable(luaPersonTypeName)
    L.SetGlobal("person", mt)
    // 静态属性
    L.SetField(mt, "new", L.NewFunction(newPerson))
    // 方法
    L.SetField(mt, "__index", L.SetFuncs(L.NewTable(), personMethods))
}

// 构造函数
func newPerson(L *lua.LState) int {
    person := &Person{L.CheckString(1)}
    ud := L.NewUserData()
    ud.Value = person
    L.SetMetatable(ud, L.GetTypeMetatable(luaPersonTypeName))
    L.Push(ud)
    return 1
}

// 检查第一个 lua 参数是否为带有 *Person 的 *LUserData,并返回这个 *Person。
func checkPerson(L *lua.LState) *Person {
    ud := L.CheckUserData(1)
    if v, ok := ud.Value.(*Person); ok {
        return v
    }
    L.ArgError(1, "person expected")
    return nil
}

var personMethods = map[string]lua.LGFunction{
    "name": personGetSetName,
}

// Person#Name 的 getter 和 setter
func personGetSetName(L *lua.LState) int {
    p := checkPerson(L)
    if L.GetTop() == 2 {
        p.Name = L.CheckString(2)
        return 0
    }
    L.Push(lua.LString(p.Name))
    return 1
}

func main() { L := lua.NewState() defer L.Close() registerPersonType(L) if err := L.DoString( p = person.new("Steeve") print(p:name()) -- "Steeve" p:name("Alice") print(p:name()) -- "Alice" ); err != nil { panic(err) } }

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 终止运行中的LState +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ GopherLua支持"Go并发模式：上下文"。

.. code-block:: go

L := lua.NewState()
defer L.Close()
ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 1*time.Second)
defer cancel()
// 将上下文设置到我们的LState
L.SetContext(ctx)
err := L.DoString(`
  local clock = os.clock
  function sleep(n)  -- 秒
    local t0 = clock()
    while clock() - t0 <= n do end
  end
  sleep(3)
`)
// err.Error()包含"context deadline exceeded"

使用协程

.. code-block:: go

L := lua.NewState()
defer L.Close()
ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
L.SetContext(ctx)
defer cancel()
L.DoString(`
    function coro()
      local i = 0
      while true do
        coroutine.yield(i)
        i = i+1
      end
      return i
    end
`)
co, cocancel := L.NewThread()
defer cocancel()
fn := L.GetGlobal("coro").(*LFunction)

_, err, values := L.Resume(co, fn) // err为nil

cancel() // 取消父上下文

_, err, values = L.Resume(co, fn) // err不为nil：子上下文被取消

注意使用上下文会导致性能下降。

.. code-block::

time ./glua-with-context.exe fib.lua
9227465
0.01s user 0.11s system 1% cpu 7.505 total

time ./glua-without-context.exe fib.lua
9227465
0.01s user 0.01s system 0% cpu 5.306 total

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 在LState之间共享Lua字节码 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 调用DoFile将加载Lua脚本，将其编译为字节码并在LState中运行字节码。

如果你有多个需要运行相同脚本的LState，你可以在它们之间共享字节码，这将节省内存。共享字节码是安全的，因为它是只读的，不能被Lua脚本修改。

.. code-block:: go

// CompileLua从磁盘读取传入的lua文件并编译它。
func CompileLua(filePath string) (*lua.FunctionProto, error) {
    file, err := os.Open(filePath)
    defer file.Close()
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    reader := bufio.NewReader(file)
    chunk, err := parse.Parse(reader, filePath)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    proto, err := lua.Compile(chunk, filePath)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    return proto, nil
}

// DoCompiledFile接受CompileLua返回的FunctionProto，并在LState中运行它。
// 这相当于在LState上用原始源文件调用DoFile。
func DoCompiledFile(L *lua.LState, proto *lua.FunctionProto) error {
    lfunc := L.NewFunctionFromProto(proto)
    L.Push(lfunc)
    return L.PCall(0, lua.MultRet, nil)
}

// 示例展示了如何在多个VM之间共享Lua脚本的编译字节码。
func Example() {
    codeToShare := CompileLua("mylua.lua")
    a := lua.NewState()
    b := lua.NewState()
    c := lua.NewState()
    DoCompiledFile(a, codeToShare)
    DoCompiledFile(b, codeToShare)
    DoCompiledFile(c, codeToShare)
}

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Goroutines +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ LState不是goroutine安全的。建议每个goroutine使用一个LState，并通过使用通道在goroutine之间通信。

在GopherLua中，通道由channel对象表示。channel表提供了执行通道操作的函数。

由于内部包含非goroutine安全的对象，某些对象不能通过通道发送。

线程（状态）
函数
用户数据
带有元表的表

你不能从Go API将这些对象发送到通道。

.. code-block:: go

func receiver(ch, quit chan lua.LValue) {
    L := lua.NewState()
    defer L.Close()
    L.SetGlobal("ch", lua.LChannel(ch))
    L.SetGlobal("quit", lua.LChannel(quit))
    if err := L.DoString(`
    local exit = false
    while not exit do
      channel.select(
        {"|<-", ch, function(ok, v)
          if not ok then
            print("channel closed")
            exit = true
          else
            print("received:", v)
          end
        end},
        {"|<-", quit, function(ok, v)
            print("quit")
            exit = true
        end}
      )
    end
  `); err != nil {
        panic(err)
    }
}

func sender(ch, quit chan lua.LValue) {
    L := lua.NewState()
    defer L.Close()
    L.SetGlobal("ch", lua.LChannel(ch))
    L.SetGlobal("quit", lua.LChannel(quit))
    if err := L.DoString(`
    ch:send("1")
    ch:send("2")
  `); err != nil {
        panic(err)
    }
    ch <- lua.LString("3")
    quit <- lua.LTrue
}

func main() {
    ch := make(chan lua.LValue)
    quit := make(chan lua.LValue)
    go receiver(ch, quit)
    go sender(ch, quit)
    time.Sleep(3 * time.Second)
}

''''''''''''''' Go API '''''''''''''''

可以使用ToChannel、CheckChannel、OptChannel。

更多信息请参考 Go doc(LState方法) <http://godoc.org/github.com/yuin/gopher-lua>_。

''''''''''''''' Lua API '''''''''''''''

channel.make([buf:int]) -> ch:channel
- 创建一个缓冲区大小为buf的新通道。默认情况下，buf为0。
channel.select(case:table [, case:table, case:table ...]) -> {index:int, recv:any, ok}
- 与Go中的select语句相同。它返回所选case的索引，如果该case是接收操作，则返回接收到的值和一个布尔值，指示通道是否已关闭。
- case是一个如下所述的表。
  - 接收：{"|<-", ch:channel [, handler:func(ok, data:any)]}
  - 发送：{"<-|", ch:channel, data:any [, handler:func(data:any)]}
  - 默认：{"default" [, handler:func()]}

channel.select示例：

.. code-block:: lua

local idx, recv, ok = channel.select(
  {"|<-", ch1},
  {"|<-", ch2}
)
if not ok then
    print("closed")
elseif idx == 1 then -- 从ch1接收
    print(recv)
elseif idx == 2 then -- 从ch2接收
    print(recv)
end

.. code-block:: lua

channel.select(
  {"|<-", ch1, function(ok, data)
    print(ok, data)
  end},
  {"<-|", ch2, "value", function(data)
    print(data)
  end},
  {"default", function()
    print("default action")
  end}
)

channel:send(data:any)
- 通过通道发送data。
channel:receive() -> ok:bool, data:any
- 通过通道接收数据。
channel:close()
- 关闭通道。

'''''''''''''''''''''''''''''' LState池模式 '''''''''''''''''''''''''''''' 要创建每个线程的LState实例，你可以使用类似sync.Pool的机制。

.. code-block:: go

type lStatePool struct {
    m     sync.Mutex
    saved []*lua.LState
}

func (pl *lStatePool) Get() *lua.LState { pl.m.Lock() defer pl.m.Unlock() n := len(pl.saved) if n == 0 { return pl.New() } x := pl.saved[n-1] pl.saved = pl.saved[0 : n-1] return x }

func (pl *lStatePool) New() *lua.LState { L := lua.NewState() // 在此处设置L // 加载脚本，设置全局变量，共享通道等... return L }

func (pl *lStatePool) Put(L *lua.LState) { pl.m.Lock() defer pl.m.Unlock() pl.saved = append(pl.saved, L) }

func (pl *lStatePool) Shutdown() { for _, L := range pl.saved { L.Close() } }

// 全局LState池 var luaPool = &lStatePool{ saved: make([]*lua.LState, 0, 4), }

现在，你可以从 luaPool 中获取每个线程的LState对象。

.. code-block:: go

func MyWorker() {
   L := luaPool.Get()
   defer luaPool.Put(L)
   /* 你的代码在这里 */
}

func main() {
    defer luaPool.Shutdown()
    go MyWorker()
    go MyWorker()
    /* 等等... */
}

Lua和GopherLua之间的差异

协程

GopherLua支持通道操作。
- GopherLua有一个名为 channel 的类型。
- channel 表提供了执行通道操作的函数。

不支持的函数

string.dump
os.setlocale
lua_Debug.namewhat
package.loadlib
调试钩子

其他注意事项

collectgarbage 不接受任何参数，会为整个Go程序运行垃圾收集器。
file:setvbuf 不支持行缓冲。
不支持夏令时。
GopherLua有一个设置环境变量的函数：os.setenv(name, value)
GopherLua支持Lua5.2中的 goto 和 ::label:: 语句。
- goto 是关键字，不是有效的变量名。

独立解释器

Lua有一个名为 lua 的解释器。GopherLua有一个名为 glua 的解释器。

.. code-block:: bash

go get github.com/yuin/gopher-lua/cmd/glua

glua 具有与 lua 相同的选项。

如何贡献

请参阅 贡献者指南 <https://github.com/yuin/gopher-lua/tree/master/.github/CONTRIBUTING.md>_ 。

GopherLua的库

gopher-luar <https://github.com/layeh/gopher-luar>_ ：简化了与gopher-lua之间的数据传递
gluamapper <https://github.com/yuin/gluamapper>_ ：将Lua表映射到Go结构体
gluare <https://github.com/yuin/gluare>_ ：gopher-lua的正则表达式
gluahttp <https://github.com/cjoudrey/gluahttp>_ ：gopher-lua的HTTP请求模块
gopher-json <https://github.com/layeh/gopher-json>_ ：gopher-lua的简单JSON编码器/解码器
gluayaml <https://github.com/kohkimakimoto/gluayaml>_ ：gopher-lua的Yaml解析器
glua-lfs <https://github.com/layeh/gopher-lfs>_ ：部分实现了gopher-lua的luafilesystem模块
gluaurl <https://github.com/cjoudrey/gluaurl>_ ：gopher-lua的URL解析器/构建器模块
gluahttpscrape <https://github.com/felipejfc/gluahttpscrape>_ ：gopher-lua的简单HTML抓取模块
gluaxmlpath <https://github.com/ailncode/gluaxmlpath>_ ：gopher-lua的xmlpath模块
gmoonscript <https://github.com/rucuriousyet/gmoonscript>_ ：Gopher Lua VM的Moonscript编译器
loguago <https://github.com/rucuriousyet/loguago>_ ：Gopher-Lua的Zerolog封装器
gluacrypto <https://github.com/tengattack/gluacrypto>_ ：GopherLua VM的原生Go加密库实现
gluasql <https://github.com/tengattack/gluasql>_ ：GopherLua VM的原生Go SQL客户端实现
purr <https://github.com/leyafo/purr>_ ：HTTP模拟测试工具
vadv/gopher-lua-libs <https://github.com/vadv/gopher-lua-libs>_ ：GopherLua VM的一些有用库
gluasocket <https://gitlab.com/megalithic-llc/gluasocket>_ ：GopherLua VM的原生Go LuaSocket实现
glua-async <https://github.com/CuberL/glua-async>_ ：gopher-lua的async/await实现
gopherlua-debugger <https://github.com/edolphin-ydf/gopherlua-debugger>_ ：gopher-lua的调试器
gluamahonia <https://github.com/super1207/gluamahonia>_ ：gopher-lua的编码转换器

捐赠

BTC: 1NEDSyUmo4SMTDP83JJQSWi1MvQUGGNMZB

许可证

MIT

作者

Yusuke Inuzuka