Lua和C++交互详细总结

tate
lua_close(L);
return ;
}

知道怎么读取后，我们来看下如何修改上面代码中table的值：

// 将需要设置的值设置到栈中
lua_pushstring(L, "我是一个大帅锅～");
// 将这个值设置到table中（此时tbl在栈的位置为2）
lua_setfield(L, 2, "name");

我们还可以新建一个table：

// 创建一个新的table，并压入栈
lua_newtable(L);
// 往table中设置值
lua_pushstring(L, "Give me a girl friend !"); //将值压入栈
lua_setfield(L, -2, "str"); //将值设置到table中，并将Give me a girl friend 出栈

需要注意的是：堆栈操作是基于栈顶的，就是说它只会去操作栈顶的值。

 

举个比较简单的例子，函数调用流程是先将函数入栈，参数入栈，然后用lua_pcall调用函数，此时栈顶为参数，栈底为函数，所以栈过程大致会是：参数出栈->保存参数->参数出栈->保存参数->函数出栈->调用函数->返回结果入栈。

类似的还有lua_setfield，设置一个表的值，肯定要先将值出栈，保存，再去找表的位置。

 

再不理解可看如下例子：

lua_getglobal(L, "add");        // 获取函数，压入栈中
lua_pushnumber(L, 10);          // 压入第一个参数
lua_pushnumber(L, 20);          // 压入第二个参数
int iRet= lua_pcall(L, 2, 1, 0);// 将2个参数出栈，函数出栈，压入函数返回结果
lua_pushstring(L, "我是一个大帅锅～");  //
lua_setfield(L, 2, "name");             // 会将"我是一个大帅锅～"出栈

另外补充一下：

lua_getglobal(L,"var")会执行两步操作：1.将var放入栈中，2.由Lua去寻找变量var的值，并将变量var的值返回栈顶（替换var）。

lua_getfield(L,-1,"name")的作用等价于 lua_pushstring(L,"name") + lua_gettable(L,-2)

 

lua value 和 c value的对应关系

	c	lua
nil	无	{value=0, tt = t_nil}
boolean	int  非0, 0	{value=非0/0， tt = t_boolean}
number	int/float等   1.5	{value=1.5, tt = t_number}
lightuserdata	void*, int*, 各种*  point	{value=point, tt = t_lightuserdata}
string	char  str[]	{value=gco, tt = t_string}   gco=TString obj
table	无	{value=gco, tt = t_table}  gco=Table obj
userdata	无	{value=gco, tt = t_udata} gco=Udata obj
closure	无	{value=gco, tt = t_function} gco=Closure obj

 

可以看出来, lua中提供的一些类型和c中是对应的, 也提供一些c中没有的类型. 其中有一些药特别的说明一下:

        nil值, c中没有对应, 但是可以通过lua_pushnil向lua中压入一个nil值

        注意: lua_push*族函数都有"创建一个类型的值并压入"的语义, 因为lua中所有的变量都是lua中创建并保存的, 对于那些和c中有对应关系的lua类型, lua会通过api传来的附加参数, 创建出对应类型的lua变量放在栈顶, 对于c中没有对应类型的lua类型, lua直接创建出对应变量放在栈顶.

       例如:    lua_pushstring(L, “string”) lua根据"string"创建一个 TString obj, 绑定到新分配的栈顶元素上

                  lua_pushcclosure(L,func, 0) lua根据func创建一个 Closure obj, 绑定到新分配的栈顶元素上

                  lua_pushnumber(L,5) lua直接修改新分配的栈顶元素, 将5赋值到对应的域

                  lua_createtable(L,0, 0)lua创建一个Tabke obj, 绑定到新分配的栈顶元素上

 

       总之, 这是一个 c value –> lua value的流向, 不管是想把一个简单的5放入lua的世界, 还是创建一个table, 都会导致

                  1. 栈顶新分配元素    2. 绑定或赋值

                还是为了重复一句话, 一个c value入栈就是进入了lua的世界, lua会生成一个对应的结构并管理起来, 从此就不再依赖这个c value

        lua value –> c value时, 是通过 lua_to* 族api实现, 很简单, 取出对应的c中的域的值就行了, 只能转化那些c中有对应值的lua value, 比如table就不能to c value, 所以api中夜没有提供 lua_totable这样的接口.

 

四、Lua调用C++

我们分三个方法实现它。

 

方法一：直接将模块写入Lua源码中

在Lua中调用C/C++，我们可以将函数写lua.c中，然后重新编译Lua文件。

编译好后是这样子的：（如图）



然后我们可以在lua.c中加入我们自己的函数。函数要遵循规范（可在lua.h中查看）如下：

typedef int (*lua_CFunction) (lua_State *L);

换句话说，所有的函数必须接收一个lua_State作为参数，同时返回一个整数值。因为这个函数使用Lua栈作为参数，所以它可以从栈里面读取任意数量和任意类型的参数。而这个函数的返回值则表示函数返回时有多少返回值被压入Lua栈。（因为Lua的函数是可以返回多个值的）

 

然后我们在lua.c中加入如下函数：

// This is my function
static int getTwoVar(lua_State *L)
{
// 向函数栈中压入2个值
lua_pushnumber(L, 10);
lua_pushstring(L,"hello");

return 2;
}

在pmain函数中，luaL_openlibs函数后加入以下代码：
//注册函数
lua_pushcfunction(L, getTwoVar); //将函数放入栈中
lua_setglobal(L, "getTwoVar");   //设置lua全局变量getTwoVar

通过查找lua.h

/#define lua_register(L,n,f) (lua_pushcfunction(L, (f)), lua_setglobal(L, (n)))

我们发现之前的注册函数可以这样子写：

lua_register(L,"getTwoVar",getTwoVar);

运行，结果如图：



当然，一般我们不建议去修改别人的代码，更倾向于自己编写独立的C/C++模块，供Lua调用，下面来讲讲如何实现。

 

方法二：使用静态依赖的方式

1. 新建一个空的win32控制台工程，记得在vc++目录中，把lua中的头文件和lib文件的目录包含进来，然后->链接器->附加依赖项->将lua51.lib和lua5.1.lib也包含进来。

2. 在目录下新建一个avg.lua如下：

avg, sum = average(10, 20, 30, 40, 50)
print("The average is ", avg)
print("The sum is ", sum)

3.新建test.cpp如下：

#include <stdio.h>
extern "C" {
#include "lua.h"
#include "lualib.h"
#include "lauxlib.h"
}

/* 指向Lua解释器的指针 */
lua_State* L;
static int average(lua_State *L)
{
/* 得到参数个数 */
int n = lua_gettop(L);
double sum = 0;
int i;

/* 循环求参数之和 */
for (i = 1; i <= n; i++)
{
/* 求和 */
sum += lua_tonumber(L, i);
}
/* 压入平均值 */
lua_pushnumber(L, sum / n);
/* 压入和 */
lua_pushnumber(L, sum);
/* 返回返回值的个数 */
return 2;
}

int main ( int argc, char *argv[] )
{
/* 初始化Lua */
L = lua_open();

/* 载入Lua基本库 */
luaL_openlibs(L);
/* 注册函数 */
lua_register(L, "average", average);
/* 运行脚本 */
luaL_dofile(L, "avg.lua");
/* 清除Lua */
lua_close(L);

/* 暂停 */
printf( "Press enter to exit…" );
getchar();
return 0;
}

执行一下，我们可以得到结果：



大概顺序就是：我们在C++中写一个模块函数，将函数注册到Lua解释器中，然后由C++去执行我们的Lua文件，然后在Lua中调用刚刚注册的函数。

 

看上去很别扭啊有木有。接下来介绍一下dll调用方式。

 

方法三：使用dll动态链接的方式

我们先新建一个dll工程，工程名为mLualib。（因此最后导出的dll也为mLualib.dll）

 

然后编写我们的c++模块，以函数为例，我们先新建一个.h文件和.cpp文件。

 

h文件如下：（如果你不是很能明白头文件的内容，点击这里：http://blog.csdn.net/shun_fzll/article/details/39078971。）

#pragma once
extern "C" {
#include "lua.h"
#include "lualib.h"
#include "lauxlib.h"
}

#ifdef LUA_EXPORTS
#define LUA_API __declspec(dllexport)
#else
#define LUA_API __declspec(dllimport)
#endif

extern "C" LUA_API int luaopen_mLualib(lua_State *L);//定义导出函数

.cpp文件如下：

#include <stdio.h>
#include "mLualib.h"
static int averageFunc(lua_State *L)
{
int n = lua_gettop(L);
double sum = 0;
int i;

/* 循环求参数之和 */
for (i = 1; i <= n; i++)
sum += lua_tonumber(L, i);

lua_pushnumber(L, sum / n);     //压入平均值
lua_pushnumber(L, sum);         //压入和

return 2;                       //返回两个结果
}

static int sayHelloFunc(lua_State* L)
{
printf("hello world!");
return 0;
}

static const struct luaL_Reg myLib[] =
{
{"average", averageFunc},
{"sayHello", sayHelloFunc},
{NULL, NULL}       //数组中最后一对必须是{NULL, NULL}，用来表示结束
};

int luaopen_mLualib(lua_State *L)
{
luaL_register(L, "ss", myLib);
return 1;       // 把myLib表压入了栈中，所以就需要返回1
}

不理解没关系，我们先编译它，然后新建一个lua文件，在lua中我们这样子来调用：（调用之前记得把dll文件复制到lua文件目录下）

require "mLualib"
local ave,sum = ss.average(1,2,3,4,5)//参数对应堆栈中的数据
print(ave,sum)  -- 3 15
ss.sayHello()   -- hello world!

成功调用了有木有？我们看到了输出信息。

 

至此都发生了什么呢？梳理一下：

1.我们编写了averageFunc求平均值和sayHelloFunc函数，

2.然后把函数封装myLib数组里面，类型必须是luaL_Reg

3.由luaopen_mLualib函数导出并在lua中注册这两个函数。

 

那么为什么要这样子写呢？实际上当我们在Lua中：

require "mLualib"

这样子写的时候，Lua会这么干：

local path = "mLualib.dll"
local f = package.loadlib(path,"luaopen_mLualib")   -- 返回luaopen_mLualib函数
f()                                                 -- 执行

所以当我们在编写一个这样的模块的时候，编写luaopen_xxx导出函数的时候，xxx最好是和项目名一样（因为项目名和dll一样）。

 

需要注意的是：函数参数里的lua_State是私有的，每一个函数都有自己的栈。当一个C/C++函数把返回值压入Lua栈以后，该栈会自动被清空。

 

五、总结 

Lua和C++是通过一个虚拟栈来交互的。

C++调用Lua实际上是：由C++先把数据放入栈中，由Lua去栈中取数据，然后返回数据对应的值到栈顶，再由栈顶返回C++。

Lua调C++也一样：先编写自己的C模块，然后注册函数到Lua解释器中，然后由Lua去调用这个模块的函数。

 

本文不涉及lua语法学习，如果有需要，请移步：http://book.luaer.cn/

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