《Programming in Lua 3》读书笔记(二十六)

日期：2014.8.12

PartⅣ The C API 

30 Managing Resources

     上一节中实现的自定义类型，我们并没有关注于资源管理的问题。上一节实现的数组是需要关心内存问题，而这些问题由Lua实现管理。但是很多时候事情不那么简单，有些对象不仅需要内存空间，还会需要如窗口句柄、文件描述等资源。尽管说这些也是内存开销，但是这些资源是由系统的其他组件管理的。这种情况下，当一个对象被回收了，我们也需要合适的机制来实现回收这些额外的资源。

     在17.6章节中，介绍了Lua提供的finalizer，由__gc 元方法所组成的一种机制。为了能在C和API中也能正常的进行资源管理，本章将会从Lua中扩展两个机制。第一个例子是一个函数遍历一个目录的实现；第二个例子是Expat的绑定，一个打开XML资源的解析器。

30.1 A Directory Iterator

     之前已经实现过一个类似的dir函数，函数返回一个包含给定目录下所有文件的table。在这里我们要实现每次调用返回一个迭代器，代表一个条目(相当于之前table中的一个元素)，这样我们就可以用以下的方式实现遍历一个目录：

e.g.

for fname in dir.open(".") do

     print(fname)

end

     在C中要实现遍历一个目录，此时需要一个DIR的数据结构。而且数据结构DIR的实例需要由opendir创建，而且必须在调用closedir的时候立即释放该实例。之前介绍的实现dir函数是将DIR的实例作为一个局部变量存储，然后在得到最后一个文件名字后释放该实例。然后在这里，不能将DIR的实例以局部变量来存储，这里考虑的是将会有多处的访问会访问该实例。不仅如此，也不能仅是在得到最后一个文件名字的时候做释放工作，因为假如程序中途退出了循环，那么就会不会再有释放了。所以，这里将DIR的实例地址以一个userdataum的形式存储，然后使用__gc 元方法来管理这个userdataum，用来释放这个资源。

     需要借助三个C函数来实现我们的需求：1，需用dir.open 函数，Lua用来创建迭代器，这个函数用来打开一个DIR 结构，然后创建一个将这个结构以upvalue的形式的closure；2，一个iterator 函数；3，__gc 元方法，用来释放资源。当然也需要一个额外的函数用来做参数的初始化工作。

     首先，dir.open 函数。这里要注意的是，一定要在打开目录之前创建好userdatum，因为如果顺序反了的话，会引发内存错误。在顺序正确的基础上，一创建好DIR 结构，就立马与userdatum链接起来了，之后__gc 元方法就会接管对其的释放工作。

     然后，dir_iter函数，函数从upvalue中得到DIR结构的地址，然后调用readdir读取下一个条目。

     接着，函数dir_gc 代表 __gc 元方法。这个方法关掉目录，但是这里要注意一点：因为是在打开目录之前先创建好了userdatum,所以无论opendidr的结果是如何，都会对userdatum进行回收。

     最后，luaopen_dir 函数，是打开这个库的函数。

     都是C函数形式实现的。

30.2 An XML Parser

     这里介绍的是简单的实现Lua和Expat的绑定，叫做lxp。Expat是一个开源的用C写的XML1.0解析器。该解析器实现为SAX(the Simple API for XML)。SAX是一个基于API的事件分发器，即SAX解析器读取一行XML文档，然后通过回调来通知程序读取到的信息。如我们使用Expat解析一个字符串"<tag cap="5">hi</tag>",将会生成三个事件：当读取子串"<tag cap-"5>"生成一个 start-element 事件；读取到"hi"的时候生成text event 事件；读取到"</tag>"的时候生成endelement event 事件。每个事件在程序中对应一个相应的回调事件。

     Expat有非常多的事件，在这里主要是介绍上面提到的三个事件。

     首先，介绍创建和清除Expat解析器的函数：

e.g.
XML_Parser XML_ParserCreate(const char *encoding);     /* 创建 */
void XML_ParserFree(XML_Parser p);                              /* 清除 */

     第一个函数中的参数 encoding 是可选的，这里使用NULL。

     得到了解析器之后，就是需要注册回调句柄了：

void XML_SetElementHandler(XML_Parser p,
                                             XML_StartElementHandler start,     /* start 事件 */
                                             XML_EndElementHandler end);      /* end 事件 */
void XML_SetCharacterDataHandler(XML_Parser p, XML_CharacterDataHandler hndl); /* text 事件 */

     所有的回调句柄接受user data 作为第一个参数。而且start-element 句柄也接受tag的名字和tag的属性作为其参数。

typedef void (*XML_StartElementHandler) (void *uData,const char *name,const char **atts);

     而end-element句柄则只接受一个额外的参数，tag的名字：

typedef void(*XML_EndElementHandler)(void *uData,const char *name);

     text 句柄则接受的是text作为其参数加上这个text的长度：

typedef void(*XML_CharacterDataHandler)(void *uData,const char *s,int len);

     传递要解析的信息给解析器，用以下这个函数：

int XML_Parse(XML_Parser p,const char *s,int len,int isLast);

     Expat通过连续调用XML_Parse,以块来接受需要解析的文档。最后一个参数isLast表示每次解析的块是否是文档中最后的一块。我们这里使用了每个块的实际长度作为参数，所以我们不需要给每个块做0终止符标记。该函数在遇到解析错误的时候将会返回0。

     最后的函数便是，设置user data，传递给每个句柄用的：

void XML_SetUserData(XML_Parser p ,void *uData);