目錄

• 1 遍歷結果是隨機的
• 2 為什么會是隨機的
• • 2.1 簡單介紹table
  • • 2.1.1 數(shù)組部分
    • 2.1.2 散列表部分
  • 2.2 獲取key在散列表中的位置
  • • 2.2.1 首先介紹幾個宏
    • 2.2.2 獲取key在散列表中的位置
  • 2.3 key為字符串,獲取key(類型為字符串)在散列表中的位置
  • • 2.3.1 TString結構體
    • 2.3.2 TString.hash的賦值
  • 2.4 計算G->seed
• 3 總結

這里不討論lua中pairs和ipairs的區(qū)別。僅僅從lua源碼的角度，討論使用pairs遍歷table的時候，遍歷結果為什么是隨機的。

1 遍歷結果是隨機的

首先需要弄清楚，這個“遍歷結果是隨機的”是什么意思？

(1) 假設有 test.lua 文件如下，函數(shù)testPairs() 用來遍歷輸出table s：

function testPairs()s = {a=1,aa=2,b=3,c=4,ab=3,xx=4,ax=5,ay=4,xy=6}for k,v in pairs(s) doprint(k,v)end endtestPairs() print('-----------------------------') testPairs()

代碼中執(zhí)行了兩次 testPairs()函數(shù)，那么輸出結果如何呢：

這不是一模一樣嗎，哪里隨機了？可能是table中元素不夠多，再多塞幾個元素到table中后，發(fā)現(xiàn)結果都是一樣的。

(2) 換種方式，更改一下"test.lua"中的代碼

function testPairs()s = {a=1,aa=2,b=3,c=4,ab=3,xx=4,ax=5,ay=4,xy=6}for k,v in pairs(s) doprint(k,v)end endtestPairs()

然后在命令行窗口中前后執(zhí)行兩次” lua test.lua”，結果如下：

這樣子做，遍歷結果的順序才是隨機的。此處通過表現(xiàn)，先簡單下個結論。

使用pairs遍歷table時：
如果是同一次lua程序運行期間（同一個global_State下），遍歷結果的順序是不變的（畢竟table中的值都沒有變過）；
否則，順序是隨機的。

2 為什么會是隨機的

2.1 簡單介紹table

本文僅涉及到table中的遍歷，只討論table中元素的存儲方式，所以不贅述table的相關操作（插入，刪除節(jié)點等操作）。

除了源碼，本文還參考了codedump的《lua設計與實現(xiàn)》（版本5.1.4）

table的定義如下：

與遍歷相關的字段為：

可以知道table是由數(shù)組和散列表兩個部分組成的。

2.1.1 數(shù)組部分

這部分比較簡單，只需知道對于array[i]，key = i + 1, value = array[i]。
所以，key-value中的value存儲位置為：
(1) 數(shù)組中，當(key為正整數(shù) && 1<= key <= sizearray )
(2) 散列表中，其他值

2.1.2 散列表部分

根據(jù)key的類型和值，求得其對應的hash值，然后放到散列表中（當然可能會有沖突，處理沖突的方式可進一步閱讀函數(shù) luaH_newkey()）

2.2 獲取key在散列表中的位置

那么將一個key-value插入到table的散列表中，其對應的位置是怎么計算的呢（此處不考慮有沖突的情況）。恰好，lua 源碼中將該功能提取成一個函數(shù)：
Static Node *mainposition(const Table *t, const TValue *key)

2.2.1 首先介紹幾個宏

(1) sizenode() 求table的散列表大小

(2) lmod() 取模操作，這里的size其實就是(1)中的sizenode(t)

(3) gnode() 取table散列表中序號為i的元素的地址

(4) hashpow2(t, n) 根據(jù)n的值，對其進行l(wèi)mod操作，返回其在散列表中的位置

好的，這里記住hashpow2(t, n)的功能就可以了。

2.2.2 獲取key在散列表中的位置

這里代碼不多，直接上代碼

根據(jù)key的類型，選擇不同的計算方式：
簡單挑選幾個重要類型

(1) LUA_TNUMINT 整型


可以知道，針對整型，其實就是對其值求lmod操作。這說明如果key是整數(shù)，其在散列表中的位置是不會變的（在前后兩次調用lua程序中，table的大小是不變的，array和node的大小也不會變）。

(2)LUA_TNUMFLT 浮點型

這里不展開l_hashfloat() 操作，只需知道，它是用來計算float的hash值即可

通過hashmod(t, n)可以知道，當key是浮點數(shù)的時候，其在散列表中的位置是不會變的。

(3) LUA_TSHRSTR 短字符串

這里不展開tsvalue(key)，只需知道，它是用來將key從TValue類型轉換為TString類型（并不是普通的強制轉換，和TValue、GCUion結構有關）。

可以知道，針對短字符串，其實是對其hash值(TString.hash)求lmod操作。TString.hash值的獲取后面會詳細講。

(4) LUA_TLNGSTR 長字符串

可以知道，針對長字符串，其實是使用函數(shù) luaS_hashlongstr(TSring *)得到的值，并對其值求lmod操作。函數(shù) luaS_hashlongstr()后面會詳細講解。

根據(jù)以上四個類型可以知道，在散列表的長度不變(array和node長度不變)的情況下，對于一般類型(整數(shù)，浮點數(shù)，boolean等)的key, 其在散列表中的位置是不會變的。可以推測，如果在test.lua中，這樣設置table: t = {1,2,3, [100]=100, [200]=200},則其遍歷順序肯定是固定的，不是隨機的了。

所以這里面需要進一步探討的就是短字符串和長字符串了。

2.3 key為字符串,獲取key(類型為字符串)在散列表中的位置

2.3.1 TString結構體

先上TString結構，長、短字符串使用的都是這個結構體

只需要注意字段TString.hash，其值在求字符串在散列表中的位置時，起了至關重要的作用。

2.3.2 TString.hash的賦值

首先介紹一下函數(shù)luaS_hash()， 用來求一個字符串對應的hash值（這里暫時把函數(shù)luaS_hash(str, l, seed)的返回值叫做"字符串str的hash值"）

其中str指向的是字符串，l是字符串的長度，seed是一個種子值。
通過函數(shù)luaS_hash()可知，只要種子不變，那么字符串對應的hash值當然也是不變的。

在new TString的時候，Tstring.hash值是在createstrobj()函數(shù)中進行賦值的，其值為h。

現(xiàn)在，需要找找是哪里調用了 createstrobj()，且參數(shù)h是多少？

(1) 新建字符串TString

(2) 短字符串
internshrstr()函數(shù)較長，這里折疊一部分無關代碼。

（lua源碼中經常喜歡用小寫字母的l，和數(shù)字1有點像，這里替換成size，表示字符串的長度）

可以知道，對于短字符串來說，TString.hash = luaS_hash(str, size, g->seed)，其hash值和(str, size, G->seed)有關

(3) 長字符串

可以知道，對于長字符串來說， 初始的TString.hash = G->seed
現(xiàn)在我們回到2.2.2中求長字符串在散列表中的位置：


在函數(shù)createstrobj中可以知道，長字符串字段TString.extra的初始值為0，那么第一次求其散列表位置需要重新更新其TString.hash值，為：

luaS_hash(str, size, ts.hash)

而長字符串的hash字段的初始值也是G->seed。

與此可以知道，不管是長字符串還是短字符串，在求其在散列表中的位置時，都是使用luaS_hash(str, size, G->seed)的值進行l(wèi)mod操作后求得。

那么在兩次啟動lua程序過程中，字符串是沒有變化的（也就是str, size都是不變的），要想遍歷結果的順序是隨機的（對應散列表的位置是隨機的），那么只能是說G->seed是隨機的了。結果是這樣子嗎？

2.4 計算G->seed

直接上代碼
G->seed是在函數(shù)lua_newstate()中賦值的


(1) 四個addbuff()
makeseed()函數(shù)中連用了四個addbuff，其實就是將四個變量依次copy到char buff [4*sizeof(size_t)]中。

(2) Luai_makeseed()
這個比較簡單，其實就是調用C庫中的time()函數(shù)，執(zhí)行time(NULL)得到的是當前的時間（unix時間戳，單位為秒），
這個值在每次啟動lua程序的時候，是不同的。

(3) luaS_hash(buff, p, h)
這個函數(shù)上面提到過。這里把當前Unix時間戳當做是seed，把buf字符串傳入，得到一個hash值。這個值就賦給當前G->seed

所以撇開buff[]字符串的值的隨機性不講，光是unix時間戳作為h傳入luaS_hash(buff, p, h)中，就知道，G->seed的值是隨機的。

這樣，再回到2.3.2 中計算字符串的TSTring.hash值（luaS_hash(str, size, G->seed)）。

由此可以得出，先后兩次執(zhí)行l(wèi)ua程序，G->seed是隨機的，那么TString.hash當然也是隨機的，也就導致TString作為key時插入Table中，其對應的散列表的位置，也是隨機的。

3 總結

其實篇幅這么大，主要是回顧一下table相關的東西，解釋了前后兩次執(zhí)行l(wèi)ua程序，使用pairs遍歷相同的table時，為什么遍歷結果的順序是隨機的。

原因: 一言以蔽之，global_state.seed是一個和時間戳相關的隨機值，這個值會影響字符串的TString.hash字段，當TString*作為key插入table中時，這個字段會影響其在散列表中的位置。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的lua 5.3.5 使用pairs遍历table时, 遍历结果为什么是随机的的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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