0基础lua学习（十八）C调用Lua----02Lua堆栈

1. Lua与C通信，为什么使用虚拟的一个堆栈？

     当在 Lua 和 C 之间交换数据有两个问题：

动态与静态类型系统的不匹配
自动与手动内存管理的不一致
Lua中a[k]=v，a和k可能的类型，有很多种，我们要想映射这个变量可能要写三个参数类型的每一种组合函数。（表、数字、字符串）

C中union
类型能来解决这个问题吗？

如此复杂的类型映射到其它语言可能很困难，

 Lua 不仅被设计为与
C/C++易于交互，
Java,Fortran 以及类似的语言也一样。
 Lua负责垃圾回收：如果我们将 Lua 值保存在 C 变量中， Lua 引擎没有办法了解这种用法；它可能错误地认为某个值为垃圾并收集他。
 所以，不能使用union关键字

替代的方案：

它用一个抽象的栈在 Lua 与 C 之间交换值。栈中的每一条记录都可以保存任何 Lua 值。

 

2.获取参数的过程：

无论你何时想要从 Lua 请求一个值（比如一个全局变量的值），调用 Lua，被请求的值将会被压入栈。无论你何时想要传递一个值给 Lua，首先将这个值压入栈，然后调用 Lua（这个值将被弹出）。 我们仍然需要一个不同的函数将每种 C 类型压入栈和一个不同函数从栈上取值（注：只是取出不是弹出），但是我们避免了多种不同类型参数的函数组合。

另外，因为栈是由 Lua 来管理的，垃圾回收器知道那个值正在被 C 使用。 几乎所有的 API函数都用到了栈。

 

3.Lua栈的规则：

Lua 以一个严格的 LIFO 规则（后进先出；也就是说，始终存取栈顶）来操作栈。
当你调用 Lua 时，它只会改变栈顶部分。你的Ｃ代码却有更多的自由；更明确的来讲，你可以查询栈上的任何元素，甚至是在任何一个位置插入和删除元素

 

4.压入元素

void lua_pushnil (lua_State *L);
void lua_pushboolean (lua_State *L, int bool);
void lua_pushnumber (lua_State *L, double n);
void lua_pushlstring (lua_State *L, const char *s,size_t length);

//任意的字符串（char*类型，允许包含'\0'字符）用 lua_pushlstring，

//C语言风格（以'\0'结束）的字符串（ const char*）用 lua_pushstring：
void lua_pushstring (lua_State *L, const char *s);

Lua 中的字符串不是以零为结束符的；它们依赖于一个明确的长度，因此可以包含
任意的二进制数据。将字符串压入串的正式函数是lua_pushlstring，它要求一个明确的长度作为参数。

对于以零结束的字符串，你可以用lua_pushstring（它用
strlen 来计算字符串长度）。

Lua 从来不保持一个指向外部字符串（或任何其它对象，除了
C 函数——它总
是静态指针）的指针。
对于它保持的所有字符串，Lua
要么做一份内部的拷贝要么重新利用已经存在的字符串。因此，一旦这些函数返回之后你可以自由的修改或是释放你的缓冲区。

5.查询元素

API 用索引来访问栈中的元素。在栈中的第一个元素（也就是第一个被压入栈的）
有索引 1，下一个有索引2，以此类推。
我们也可以用栈顶作为参照来存取元素，利用负索引。在这种情况下，-1
指出栈顶元素（也就是最后被压入的），-2
指出它的前一个元素，以此类推。

LUA_API int             (lua_isnumber)(lua_State *L,int idx);

LUA_API int             (lua_isstring)(lua_State *L,int idx);

LUA_API int             (lua_iscfunction)(lua_State *L,int idx);

LUA_API int             (lua_isuserdata)(lua_State *L,int idx);

int lua_is... (lua_State *L, int index);

//获取值

int lua_toboolean (lua_State *L, int index);
double lua_tonumber (lua_State *L, int index);
const char * lua_tostring (lua_State *L, int index);
size_t lua_strlen (lua_State *L, int index);

 

Lua_tostring 函数返回一个指向字符串的内部拷贝的指针。你不能修改它（使你想起
那里有一个 const）。只要这个指针对应的值还在栈内，
Lua 会保证这个指针一直有效。

当一个 C 函数返回后， Lua 会清理他的栈，所以，有一个原则：永远不要将指向 Lua 字符串的指针保存到访问他们的外部函数中。

Lua_string 返回的字符串结尾总会有一个字符结束标志
0， 但是字符串中间也可能包
含 0，lua_strlen
返回字符串的实际长度。特殊情况下，假定栈顶的值是一个字符串，下
面的断言(assert)总是有效的：

const char *s = lua_tostring(L, -1); /* any Lua string */
size_t l = lua_strlen(L, -1); /*its length */
assert(s[l] == '\0');
assert(strlen(s) <= l);

 

6.其他堆栈操作

除开上面所提及的 C 与堆栈交换值的函数外， API 也提供了下列函数来完成通常的堆栈维护工作：

//函数 lua_gettop 返回堆栈中的元素个数，它也是栈顶元素的索引。注意一个负数//索引-x 对应于正数索引 gettop-x+1。
int lua_gettop(lua_State *L);

//lua_settop设置栈顶（也就是堆栈中的元素个数）为一个指定的值。如果开始的栈顶高于新的栈顶，顶部的值被丢弃。否则，为了得到指定的大小这个函数压入相应个数的空值//（nil）到栈上。特别的， lua_settop(L,0)清空堆栈。你也可以用负数索引作为调用 lua_settop 的参数；那将会设置栈顶到指定的索引。

//利用这种技巧， API 提供了下面这个宏，它从堆栈中弹出 n 个元素：
//#definelua_pop(L,n) lua_settop(L, -(n)-1)

void lua_settop(lua_State *L, int index);

//函数 lua_pushvalue 压入堆栈上指定索引的一个抟贝到栈顶； lua_remove 移除指定索引位置的元素，并将其上面所有的元素下移来填补这个位置的空白；
void lua_pushvalue(lua_State *L, int index);
void lua_remove(lua_State *L, int index);
void lua_insert(lua_State *L, int index);
void lua_replace(lua_State *L, int index);

lua_insert移动栈顶元素到指定索引的位置，并将这个索引位置上面的元素全部上移至栈顶被移动留下的空隔；最后，lua_replace从栈顶弹出元素值并将其设置到指定索引位置，没有任何移动操作。

注意到下面的操作对堆栈没有任何影响：

lua_settop(L, -1); /* set top to its current value */
lua_insert(L, -1); /* move top element to the top */

demo:

static void stackDump (lua_State *L)
{
int i;
int top = lua_gettop(L);
//从栈底到栈顶遍历了整个堆栈，依照每个元素自己的类型打印出其值。
        for (i = 1; i <= top; i++) { /* repeat for each level */
int t = lua_type(L, i);
switch (t)
{
case LUA_TSTRING: /* strings */
printf("`%s'", lua_tostring(L, i));
break;
case LUA_TBOOLEAN: /* booleans */
printf(lua_toboolean(L, i) ? "true" : "false");
break;
case LUA_TNUMBER: /* numbers */
printf("%g", lua_tonumber(L, i));
break;
default: /* other values */
printf("%s", lua_typename(L, t));
break;
}
printf(" "); /* put a separator */
}
printf("\n"); /* end the listing */
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

lua_State *L = lua_open();
lua_pushboolean(L, 1); lua_pushnumber(L, 10);
lua_pushnil(L); lua_pushstring(L, "hello");
stackDump(L);
/* true 10 nil `hello' */
lua_pushvalue(L, -4); stackDump(L);
/* true 10 nil `hello' true */
lua_replace(L, 3); stackDump(L);
/* true 10 true `hello' */
lua_settop(L, 6); stackDump(L);
/* true 10 true `hello' nil nil */
lua_remove(L, -3); stackDump(L);
/* true 10 true nil nil */
lua_settop(L, -5); stackDump(L);
/* true */
lua_close(L);
return 0;

}

摘自 《Programming in Lua》，内容过多，适当进行了删减 ，加入自己的理解。