Lua：深拷贝与浅拷贝，强引用与弱引用

概述：

浅拷贝：tabB = tabA ，相当于是对象起别名，或者说赋值指针，tabA的任何改动也会实装在tabB上；

深拷贝：tabC = DeepCopy(tabA)。，遍历k，v在tabA创建。遍历只需要对 table 类型进行递归拷贝即可。其它所有类型直接用赋值拷贝或浅拷贝。

​​​ https://blog.mutoo.im/2015/10/deepclone-in-lua/​​ 在 lua 中有 8 种基本类型，分别是：nil、boolean、number、string、userdata、function、thread、table。

赋值拷贝

其中通过直接赋值能满足我们对拷贝的定义的类型有：nil、boolean、number、string、function。对于前三者没有什么好说的，它们就是简单值类型，不会有什么操作能间接影响它们的副本。

对于 string，虽然它本身不是简单值类型，但在 lua 中有特殊的内存管理方式，不能直接去修改它的值，而且任何影响它的操作都会创建新的副本——不会影响本体，所以它符合我们对拷贝的定义。

还有 function，它也不是简单值类型，但是即使多个不同的变量引用它也没有关系，因为没有什么操作能修改或影响它。同一段代码，在程序中只需要有一个实例即可。所以我认为它也符合我们对拷贝的定义。

非赋值拷贝

另外三种 lua 基本类型 userdata、thread、table 都是非简单值类型。其中 table 可以说是 lua 数据结构的根基，要实现其它的数据结构都要依赖它，在 lua 程序中模拟面向对象类也离不开它，然而它不能简单通过赋值进行拷贝，而是需要创建一个新的 table 并将原 table 的 key-value 递归拷贝，此外还要考虑元表等相关处理

通过对 lua 基本类型的分析，可知只需要对 table 类型进行递归拷贝即可。其它所有类型直接用赋值拷贝或浅拷贝。

但是 table 有一些特性需要注意：

1. 拷贝后的 table 应与原 table 具有相同的元表；
2. 元表不需要递归拷贝；

深拷贝代码

function DeepCopy(object)
    -- 已经复制过的table，key为复制源table，value为复制后的table
    -- 为了防止table中的某个属性为自身时出现死循环
    -- 避免本该是同一个table的属性，在复制时变成2个不同的table(内容同，但是地址关系和原来的不一样了)
    local lookup_table = {}
    local function _copy(object)
        if type(object) ~= 'table' then -- 非table类型都直接返回
            return object
        elseif lookup_table[object] then
            return lookup_table[object]
        end 
        local new_table = {}
        lookup_table[object] = new_table
        for k,v in pairs(object) do
            new_table[_copy(k)] = _copy(v) 
        end 
        -- 这里直接拿mt来用是因为一般对table操作不会很粗暴的修改mt的相关内容
        return setmetatable(new_table, getmetatable(object))
    end 
    return _copy(object)                    
end      

单元测试1：表中key为非table，value为值

tabA = { x= 1}
tabB = tabA

print(tabB.x) --1

tabA.x = 2

print(tabB.x) --2


tabC = DeepCopy(tabA)


print(tabC.x) --2

tabA.x = 3

print(tabC.x) --2      

执行理解

1. tabC = DeepCopy(tabA)
2. tabA不是table，接着执行
3. tabA不在记忆表Look中，接着执行
4. Look[tabA] = newTab，这里newTab是新建的地址
5. 遍历tabA，newTab.x = 1,因为是值，直接返回
6. newTab的元表为tabA的元表
7. 返回newTab

单元测试2：key为非table，value为table

tabA = { x= 1,inside = { y =1}}
tabB = tabA

print(tabB.inside.y) --1

tabA.inside.y = 2

print(tabB.inside.y) --2

tabC = DeepCopy(tabA)

print(tabC.inside.y)--2

tabA.inside.y = 3

print(tabC.inside.y) --2      

代码执行顺序：

1. tabC = DeepCopy(tabA)
2. tabA不是table，接着执行
3. tabA不在记忆表Look中，接着执行
4. Look[tabA] = newTab，这里newTab是新建的地址
5. 遍历tabA，newTab.x = 1,因为是值，DeepCopy会直接返回，得到 newTab.x = 1
6. 接着遍历tabA，得到newTab.inside
7. 然后DeepCopy（inside的value）时，触发递归
8. tabInside不在记忆表Look中，接着执行新建一个newTab1
9. 遍历tabA.inside，newTab1.y = 1
10. 递归到这，相当于返回了第6步_copy(v)，返回了个新表newTab1，替代原来tabA.inside
11. 到这里，返回newTab，里面有.x ,.inside

代码解析

1. tabB = tabA ，相当于是对象起别名，或者说赋值指针，tabA的任何改动也会实装在tabB上
2. lookup_table相当于一个记忆表，里面的key为table的地址，这样可以保证每一个key都是唯一的，里面只包含，一个是要深拷贝的tabA，另外是tabA的里面的域为table 的。自己里面的属性是自己，要防止死循环

3. _copy里面执行逻辑，如果复制的是值，直接返回，如果复制的是表，在记忆表里找，没找到，接着创建一个新表。

   4.表里有表，就是执行_copy(v)时，进行递归，直到返回一个塞好的新newTab1

lua中强引用

a = {c = 1}
b = a
a = nil
print(b.c)      

输出1

a与b指向同一个内存

a = nil只是a不指向了

b还存在

lua中的table是引用类型，更准确地说，是强引用类型。如下第二段代码，在内存中有一个{name = “123”}的table，并用a和b[1]指向它，然后置空a，此时就只剩下b[1]指向它了。这种引用方式和我们所认知的引用是一样的。值得一提的是，这里的a = nil为什么不等同于{name = “123”} = nil呢，意思是将指向的这个表删掉呢？因为lua是具备自动内存管理的，我们只管创建，删除操作是lua自动进行的，因此这里的a = nil并不是删除表，而是指将a对这张表的引用去掉，当没有地方引用这张表时，这张表就会被lua自动清掉。

a = {name = "123"}
b = {}
b[1] = a
a = nil
print(b[1].name)--123      

lua中弱引用

弱引用不能防止对象被回收。如果一个对象只存在弱引用，那么它就会被回收。lua中通过弱引用table来实现弱引用。弱引用table有三种形式：

1.key值弱引用。设置方法为setmetatable(b, {__mode = “k”})

2.value值弱引用。设置方法为setmetatable(b, {__mode = “v”})

a = {name = "123"}
b = {}
setmetatable(b, {__mode = "v"}) --add
b[1] = a
a = nil
collectgarbage()
for k,v in pairs(b) do
    print(k) --无
    print(v) --无
end