值和类型

上一节定义了字节码，并且在最后提到我们还需要两个表，常量表和全局变量表，分别维护常量和变量跟“值”之间的关系，所以其定义就依赖Lua值的定义。本节就介绍并定义Lua的值。

为方便叙述，本节中后续所有“变量”一词包括变量和常量。

Lua是动态类型语言，“类型”是跟值绑定，而不是跟变量绑定。比如下面代码第一行，等号前面变量n包含的信息是：“名字是n”；等号后面包含的信息是：“类型是整数”和“值是10”。所以在第2行还是可以把n赋值为字符串的值。

  1. local n = 10
  2. n = "hello" -- OK

作为对比，下面是静态类型语言Rust。第一行，等号前面包含的信息是：“名字是n” 和 “类型是i32”；等号后面的信息是：“值是10”。可以看到“类型”信息从变量的属性变成了值的属性。所以后续就不能把n赋值为字符串的值。

  1. let mut n: i32 = 10;
  2. n = "hello"; // !!! Wrong

下面两个图分别表示动态类型和静态类型语言中，变量、值和类型之间的关系：

  1.     变量                   值                     变量                   值
  2.   +--------+          +----------+           +----------+         +----------+
  3.   | 名称：n |--\------>| 类型：整数 |           | 名称：n   |-------->| 值： 10  |
  4.   +--------+  |       | 值： 10   |           | 类型：整数 |   |     +---------+
  5.               |       +----------+           +----------+    X
  6.               |                                              |
  7.               |       +------------+                         |    +------------+
  8.               \------>| 类型：字符串 |                         \--->| 值："hello" |
  9.                       | 值："hello" |                              +------------+
  10.                       +------------+
  12.             动态类型                                      静态类型
  13.           类型跟值绑定                                   类型跟变量绑定

值Value

综上，Lua的值是包含了类型信息的。这也非常适合用enum来定义：

  1. {{#include ../listing/ch01.hello_world/src/value.rs}}

当前定义了3种类型：

  • Nil，Lua的空值。
  • String，用于hello, world!字符串。关联值类型暂时使用最简单的String，后续会做优化。
  • Function，用于print。关联的函数类型定义是参考Lua中的C API函数定义typedef int (*lua_CFunction) (lua_State *L);，后续会做改进。其中ExeState对应lua_State，在下一节介绍。

可以预见后续还会增加整数、浮点数、表等类型。

在Value定义的上面，通过#[derive(Clone)]实现了Clone trait。这是因为Value肯定会涉及到赋值操作，而我们现在定义的String类型包含了Rust的字符串String，后者是不支持直接拷贝的，即没有实现Copy trait，或者说其拥有堆heap上的数据。所以只能把整个Value也声明为Clone的。后续所有涉及Value的赋值，都需要通过 clone()来实现。看上去比直接赋值的性能要差一些。我们后续在定义了更多类型后，还会讨论这个问题。

我们还手动实现了Debug trait，定义打印格式，毕竟当前目标代码的功能就是打印”hello, world!”。由于其中的Function关联的函数指针参数不支持Debug trait，所以不能用#[derive(Debug)]的方式来自动实现。

两个表

定义好值Value后，就可以定义上一节最后提到的两个表了。

常量表，用来存储所有需要的常量。字节码直接用索引来引用常量，所以常量表可以用Rust的可变长数组Vec<Value>表示。

全局变量表，根据变量名称保存全局变量，可以暂时用Rust的HashMap<String, Value>表示。

相对于古老的C语言，Rust标准库里Vec和HashMap这些组件带来了很大的方便。不用自己造轮子，并提供一致的体验。