GC 差异 — 理论分析对比
性质： 理论分析，非 benchmark。
ZLua 细节： 以 spec/10-LIFETIME.md、spec/marshal/ 为准。
1. 分析轴
| 轴 | 问题 |
|---|---|
| 热路径分配 | 每次 Lua↔C# 是否必然 object[]、装箱、新 string |
| userdata 与托管对象 | 一对一？弱表？registry 槽？ |
| struct | 拷贝 / 池化 / Opaque 临时句柄 |
| 字符串 | Push/Pop 是否每次新托管 string |
| Delegate / 闭包 | 桥接对象生命周期与 ref |
| 峰值 vs 稳态 | 首次 Bind / 首次 delegate vs 热循环 |
2. 四方案热路径分配画像（典型）
2.1 xLua
| 路径 | 典型分配 |
|---|---|
| Lua→C# 简单方法 | 生成 Wrap 通常无 object[]；参数为值类型时较干净 |
| Lua→C# 重载 / 反射兜底 | 可能 object[]、params 装箱 |
| C#→Lua | LuaFunction.Call 等可能分配；多次 LuaDLL |
| userdata ↔ object | ObjectTranslator 池 + 弱引用；Push 新对象可能分配 wrapper 信息 |
| string | Lua string ↔ UTF-16 通常分配 新 string |
| struct | 常 装箱 或 table 中转（视 Wrap） |
| Delegate | DelegateBridge + translator 条目；首次绑定分配 |
「零 GC」： 官方与社区均 不 承诺热路径零 GC；blittable 热循环可接近零分配，string/object 必分配。
2.2 toLua / tolua#
| 路径 | 典型分配 |
|---|---|
| Wrap 调用 | 类似 xLua；早期版本热路径相对粗糙 |
| 出参 / ref | 常 table 或多返回值，可能临时 table |
| string / object | 与 xLua 同量级 |
| struct | 多依赖导出策略，装箱常见 |
「零 GC」： 不 成立为通用承诺。
2.3 SLua
| 路径 | 典型分配 |
|---|---|
| 自动绑定 | 与 toLua 类似 |
| 值类型优化 | 部分版本有 struct 优化，仍依赖导出 |
| Delegate | LuaFunction 转换常分配 |
「零 GC」： 不 通用；需 per-API profiling。
2.4 ZLua（Il2Cpp Player 设计目标）
| 路径 | 典型分配 |
|---|---|
| Lua→C# blittable 方法 | C++ 桥直接读栈 → methodPointer；目标零 GC |
| Lua→C# string / class | string 分配；class ObjectRegistry Push（槽位 + 弱缓存） |
C#→Lua [LuaInvoke] blittable | C++ PushDefault*；目标零 GC |
C#→Lua ref/out | OpaqueValue（lightuserdata，无托管 boxing） |
| struct ByVal | userdata 内 payload 拷贝；non-blittable 可能 boxed companion |
| Delegate | closed delegate + funcRef；首次绑定有分配，稳态 待测 |
| Mono Editor Emit | 设计为 无 热路径 object[] + Method.Invoke；与 Player 语义一致 |
3. ZLua 核心机制
3.1 ObjectRegistry（ByObj）
管理 class / string / array / delegate / boxed enum 等 ByObj userdata：
Push → 分配 slotIndex → _registeredObjects[] + GC root（Il2Cpp）
→ 弱值缓存 (obj, viewKlass) → 避免重复 Push
__gc → UnregisterObject → 解除 root
| 项 | GC 含义 |
|---|---|
| slot + root | Lua 持有 userdata 期间，阻止 Il2Cpp 回收该对象 |
| 弱缓存 | 命中时不新 Push；未命中一次 Push 成本 |
| Pop | 不分配；仅查 slot |
详见 spec/10-LIFETIME.md §2。
3.2 ByVal struct
| 形态 | 分配 |
|---|---|
| ByVal userdata | payload 在 userdata 内 拷贝；__gc 释放 native 拷贝 |
| non-blittable ByVal | 可能 boxed companion + NotBlittableStructRegistry 扫描 |
zlua.box → ByObj | boxing 为 ByObj，走 ObjectRegistry |
Lua→C# 传 struct： 默认 ByVal 拷贝；非 每次装箱（除非 ByObj 路径）。
3.3 OpaqueValue（C#→Lua）
| 项 | 说明 |
|---|---|
| 形态 | lightuserdata handle，指向 C# 侧 ref 槽 |
| 生命周期 | 仅当次 C#→Lua 调用帧；跨 pcall 保存 → error |
| GC | handle 本身 不 增加托管对象计数；指向的 ref 槽在 invoke 内有效 |
用于 [LuaInvoke] / delegate bridge 的 ref/out/in 默认路径（见 spec/marshal/04-OPAQUE.md）。
3.4 Indexer 与分配
| 模式 | 分配影响 |
|---|---|
Il2Cpp Dispatch* indexer | C++ 路径；不 因 indexer 额外分配 |
| Mono 三表 Lua indexer | 纯 Lua 表查找；miss 返回 nil，无 临时对象 |
4. 「零 GC」声称的边界条件
以下「零 GC」指 稳态热循环、GC Alloc ≈ 0（Unity Profiler / dotMemory 意义下），非 绝对无 native 侧 malloc。
4.1 可能接近零 GC 的 ZLua 路径（Il2Cpp Player）
| 条件 | 示例 |
|---|---|
| 签名全 blittable | void Tick(float)、int Add(int,int) |
| Lua→C# 无 new string / class | 仅 number + 已存在 userdata |
| C#→Lua 返回值 blittable | int、float、无 string |
| 已 Bind，无首次 EnsureBinding | 热循环内 |
| 无 ref/out 跨帧 Opaque | Opaque 仅在单次 invoke 内使用 |
4.2 必然或极可能有分配的路径
| 路径 | 四方案 |
|---|---|
new string 跨边界 | 均可能分配 UTF-16 string |
| new class 从 C# 返回 Lua | ZLua ObjectRegistry Push；xLua translator |
| 装箱 enum / struct（若走 ByObj） | 均可能 |
| 首次 类型 Bind / delegate 绑定 | 均可能 |
| Lua table ↔ C# collection | 视 [LuaMarshalAs] / API，常分配 |
| 重载 dispatch 失败重试 | 可能临时对象（待测） |
4.3 四方案「零 GC」对照（诚实）
| 声称 | 成立范围 |
|---|---|
| xLua 热路径可优化 | 需 Generate + 避免反射；非 全局零 GC |
| toLua / SLua | 一般不 宣传零 GC |
| ZLua Il2Cpp | 仅 blittable 热路径 目标 零托管 GC；string/object/delegate 首次绑定 否 |
5. 峰值 vs 稳态
| 阶段 | xLua | toLua / SLua | ZLua |
|---|---|---|---|
| 首次访问类型 | Generate 已做则 Wrap 就绪 | 导出已生成 | EnsureBinding + stub 注册（Il2Cpp） |
| 首次 Push 某 object | translator 登记 | 池登记 | ObjectRegistry slot + 缓存 |
| 热循环 100 万次 P1 | 分配应 ≈0（Wrap 良好时） | 类似 | 目标 ≈0 |
| 每帧 1000 次 string API | 分配与 GC 压力主导 | 同左 | 同左 |
6. Delegate 与 Lua ref 生命周期
| 方案 | 模型 |
|---|---|
| xLua | DelegateBridge 持有 ref；需在适当时机 Dispose / GC |
| toLua / SLua | LuaFunction 生命周期手动管理 |
| ZLua | funcRef + closed delegate；ProcessPendingRefReleases 帧泵延迟释放（spec/10-LIFETIME.md） |
迁移注意： 不要以为「C# delegate 已不被引用」Lua 侧 function 会立刻释放；须理解 ZLua ref 释放语义。
7. Il2Cpp GC 集成（ZLua 特有）
| 机制 | 目的 |
|---|---|
| ObjectRegistry 槽位 GC root | Lua userdata 存活 → 托管对象不被 Il2Cpp 单独回收 |
| non-blittable struct push_other_roots | 扫描 struct 内存内引用字段 |
userdata __gc | 与 Lua GC 同步 Unregister |
xLua / toLua / SLua 一般不改 Boehm/Il2Cpp GC root 策略；ZLua 为正确性 刻意 集成。
8. 分析建议（工程实践）
- 先定场景： P1 式热循环 vs P6 式 string 密集。
- Profiler 看 Alloc： 若每 call 有
System.String/Box/object[]，互调优化收益有限。 - 双端跑： Mono 与 Player GC 行为可能不同；以 Player 为准。
- 读 spec： struct/ref 路径见 spec/marshal/03-BYREF.md、05-STRUCT.md。
相关文档
| 文档 | 内容 |
|---|---|
| PERFORMANCE.md | 性能场景 P1–P6 |
| impl/marshal/REGISTRIES.md | Registry 实现 |
| FEATURES.md | 值类型用法差异 |
理论分析稿；四方案同场景 GC Alloc 对比 待测。