Lua 语言和C/C++集成调研小结

1. Lua的特点

Lua 是一个小巧的脚本语言。作者是巴西人。该语言的设计目的是为了嵌入应用程序中，从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。它的主页是
www.lua.org。

Lua最著名的应用是在暴雪公司的网络游戏WOW中。

Lua脚本可以很容易的被C/C++代码调用，也可以反过来调用C/C++的函数，这使得Lua在应用程序中可以被广泛应用。不仅仅作为扩展脚本，也可以作为普通的配置文件，代替XML,Ini等文件格式，并且更容易理解和维护。

Lua由标准C编写而成，代码简洁优美，几乎在所有操作系统和平台上都可以编译，运行。一个完整的Lua解释器不过200k，在目前所有脚本引擎中，Lua的速度是最快的。这一切都决定了Lua是作为嵌入式脚本的最佳选择。

Lua 有一个同时进行的JIT项目，提供在特定平台上的即时编译功能，这将给Lua带来更加优秀的性能。请访问
http://luajit.luaforge.net/ 来了解这个项目。

和Python等脚本不同，Lua并没有提供强大的库，这是由它的定位决定的。所以Lua不适合作为开发独立应用程序的语言。不过Lua还是具备了比如数学运算和字符串处理等基本的功能。

Lua 目前的最新版本是 5.1.

Lua只有一种数据类型，table. 实际上就是hash表。它用这个来模拟数组，链表等等。 在语法上，Lua支持如下形式：

data = {} --定义一个table

data.i = 1

data.name = "jason"

data.package = {1,2,2,3,56,7}

data.others = {}

data.others.a = 1

data.others.b = 1.1

这使得Lua具有了跟C的struct类似的形式，非常便于设计C函数的参数，用一个table就可以传入很复杂的参数。

2. 数据交换介绍

1.

Lua和C程序通过一个堆栈交换数据: struct lua_State

2.

堆栈的序号可以从栈顶和栈底计数，从栈底计数，则栈底是1,向栈顶方向递增。从栈顶计数，则栈顶是-1,向栈底方向递减。一般都用从栈顶计数的方式。堆栈的默认大小是20，可以用lua_checkstack修改.用lua_gettop则可以获得栈里的元素数目。并不是说在栈顶有一个整形元素。而是计算了一下栈顶元素在栈里的正index,相当于元素数目。

3.

Lua 调用C函数用的堆栈是临时的，调用结束之后就被销毁了。

4.

如何从堆栈中获取从Lua脚本中的参数

1.

如果知道Lua脚本中某个全局变量的名字，可以用void lua_getglobal (lua_State *L, const char *name) 。这个函数会将name所指Lua变量的值放在栈顶.

2.

如果是在C 函数中要获取Lua调用函数使用的参数：

1.

首先用lua_gettop检查参数数量

2.

用lua_is...类函数检测参数的类型，做好错误处理

3.

用lua_to...类函数将参数转换为number或者string.(对Lua来说，只有这两种简单类型)

lua_tonumber返回的是double

lua_tostring返回的是char*

4.

用lua_remove从栈中删除掉元素

5.

继续获取下一个元素. 因为每次都调用lua_remove,所以每次调用lua_tonumber,使用的index都将固定是-1，即栈顶。

6.

如果lua_istable成立，那么说明栈顶是一个table.注意table是不能取出来的，只能把table里的元素一个个取出来。

首先把元素的名字压入栈顶： lua_pushstring(L,"i"); 然后就可以用lua_gettable调用，值会放在栈顶。同时刚才压入的元素名字被弹出。用上面的办法，可以把这个值取出来。记得也应该lua_remove。 如果table的某一个元素也是table，重复即可。当table的所有元素都取完了，记住这个table本身还在堆栈里，要用lua_remove把它删除。

7.

如果要获取的是一个数组(所谓数组，其实就是key是从1开始的数字序列的table,并且值类型相同),用lua_next可以遍历这个数组：

首先lua_pushnil，压入一个空值，然后

while (lua_next(L, -2) != 0)

{

if(lua_isnumber(L,-1)) //判断元素类型，也可能是string

{

arrf.add((float)lua_tonumber(L, -1));//获取元素的值

lua_remove(L,-1);

}

}

lua_remove(L,-1);//删除NIL

5.

如何从C返回数据给Lua脚本

用lua_push...类函数压入数据到堆栈中，并用return n;来告诉Lua返回了几个返回值。 Lua是天生支持多个返回值的，如 x,y = Test()。 Lua会根据n从栈里取相应的数据。

如果要返回一个table:

lua_newtable(L);//创建一个表格，放在栈顶

lua_pushstring(L, "mydata");//压入key

lua_pushnumber(L,66);//压入value

lua_settable(L,-3);//弹出key,value，并设置到table里面去

lua_pushstring(L, "subdata");//压入key

lua_newtable(L);//压入value,也是一个table

lua_pushstring(L, "mydata");//压入subtable的key

lua_pushnumber(L,53);//value

lua_settable(L,-3);//弹出key,value,并设置到subtable

lua_settable(L,-3);//这时候父table的位置还是-3,弹出key,value(subtable),并设置到table里去

lua_pushstring(L, "mydata2");//同上

lua_pushnumber(L,77);

lua_settable(L,-3);

return 1;//堆栈里现在就一个table.其他都被弹掉了。

如果要返回一个数组，用如下代码：(注意那个关于trick的注释，我在等官方的解释。经过验证，这个问题只在windows版本调用dll中方法的时候出现。WinCE正常)

lua_pushstring(L,"arri");

lua_newtable(L);

{

//a trick:otherwise the lua engine will crash. This element is invisible in Lua script

lua_pushnumber(L,-1);

lua_rawseti(L,-2,0);

for(int i = 0; i < arri.size();i++)

{

lua_pushnumber(L,arri);

lua_rawseti(L,-2,i+1);

}

}

lua_settable(L,-3);

这样产生的数组可以在Lua中如下遍历：

for i,v in ipairs(data.arri) do

print(v)

end

或者是

for i=1,table.getn(data.arri) do

print(data.arri)

end

只有数组才能这样，name,value构成的Record不行，table.getn也只对数组有效。

6.

由于上述代码的高度相似性，所以很容易实现自动生成这些代码。比如，根据C的一个struct定义：

typedef enum

{

BR_9600,

BR_4800,

} BaudRate;

typedef struct flag

{

int onoff;

int j;

long l;

double d;

char* name;

BaudRate rate;

}flag;

可以自动产生如下代码：

bool DataToLua(flag data,lua_State *L)

{

lua_newtable(L);

lua_pushstring(L,"onoff");

lua_pushnumber(L,(double)data.onoff);

lua_settable(L,-3);

lua_pushstring(L,"j");

lua_pushnumber(L,(double)data.j);

lua_settable(L,-3);

lua_pushstring(L,"l");

lua_pushnumber(L,(double)data.l);

lua_settable(L,-3);

lua_pushstring(L,"d");

lua_pushnumber(L,(double)data.d);

lua_settable(L,-3);

lua_pushstring(L,"name");

lua_pushstring(L,data.name.c_str());

lua_settable(L,-3);

lua_pushstring(L,"rate");

lua_pushnumber(L,(double)(int)data.rate);

lua_settable(L,-3);

return true;

}

LuaToData也是类似的。

如果使用面向对象的方式封装起flag来，把DataToLua变成flag类的一个方法，就更加方便了。

3. C和Lua脚本互相调用举例

首先是C的主程序初始化Lua脚本引擎，并注册一些函数供脚本中调用：

//function for Lua to call

//return a integer array to the script

static int l_getarr (lua_State *L)

{

lua_newtable(L);//create table

lua_pushnumber(L,1);//push the value

lua_rawseti(L,-2,1);//set t[1]=v

lua_pushnumber(L,2);

lua_rawseti(L,-2,2);

lua_pushnumber(L,3);

lua_rawseti(L,-2,3);

lua_pushnumber(L,4);

lua_rawseti(L,-2,4);

return 1;

}

int main()

{

lua_State *L = lua_open(); /* opens Lua */

luaopen_base(L); /* opens the basic library */

luaopen_table(L); /* opens the table library */

luaopen_string(L); /* opens the string lib. */

luaopen_math(L); /* opens the math lib. */

lua_pushcfunction(L, l_getarr); // Register a function

lua_setglobal(L, "getarr");

if (lua_dofile(L, "testlua.lua"))//Load the script file and Run it

{

printf("run script failed\n");

}

else

{

lua_getglobal(L, "result"); //Get the global variant in Lua script

if(lua_isnumber(L,-1))

{

printf("The result of the Lua script is %d\n",lua_tonumber(L,-1));

}

}

lua_close(L);

return 0;

}

脚本的代码如下：

array = getarr()

if array ~= nil then

result = 1

for i=1,table.getn(array),1 do

print(array)

end

else

result = 0

end

4. 参考资料

1.

http://www.lua.org