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一、Lua堆栈
要理解Lua和C++交互,首先要理解Lua堆栈。
简单来说,Lua和C/C++语言通信的主要方法是一个无处不在的虚拟栈。栈的特点是先进后出。
在Lua中,Lua堆栈就是一个struct,堆栈索引的方式可是是正数也可以是负数,区别是:正数索引1永远表示栈底,负数索引-1永远表示栈顶。如图:
二、堆栈的操作
因为Lua与C/C++是通过栈来通信,Lua提供了C API对栈进行操作。
我们先来看一个最简单的例子:
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#include <iostream>
#include <string.h>
using
namespace
std;
extern
"C"
{
#include
"lua.h"
#include
"lauxlib.h"
#include
"lualib.h"
}
void
main()
{
//1.创建一个state
lua_State *L = luaL_newstate();
//2.入栈操作
lua_pushstring(L,
"I am so cool~"
);
lua_pushnumber(L,20);
//3.取值操作
cout<<lua_tostring(L,1)<<endl;
//转为string并返回
}
if
( lua_isnumber(L,2)){
cout<<lua_tonumber(L,2)<<endl;
}
//4.关闭state
lua_close(L);
return
;
}
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可以简单理解为luaL_newstate返回一个指向堆栈的指针,其它看注释应该能懂了吧。
其他一些栈操作:
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int
lua_gettop (lua_State *L);
//返回栈顶索引(即栈长度)
void
lua_settop (lua_State *L,
int
idx);
//
void
lua_pushvalue (lua_State *L,
int
idx);
//将idx索引上的值的副本压入栈顶
void
lua_remove (lua_State *L,
int
idx);
//移除idx索引上的值
void
lua_insert (lua_State *L,
int
idx);
//弹出栈顶元素,并插入索引idx位置
void
lua_replace (lua_State *L,
int
idx);
//弹出栈顶元素,并替换索引idx位置的值
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lua_settop将栈顶设置为一个指定的位置,即修改栈中元素的数量。如果值比原栈顶高,则高的部分nil补足,如果值比原栈低,则原栈高出的部分舍弃。所以可以用lua_settop(0)来清空栈。
三、C++调用Lua
我们经常可以使用Lua文件来作配置文件。类似ini,xml等文件配置信息。现在我们来使用C++来读取Lua文件中的变量,table,函数。
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str =
"I am so cool"
tbl = {name =
"shun"
, id = 20114442}
function add(a,b)
return
a + b
end
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我们写一个test.cpp来读取它:
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#include <iostream>
#include <string.h>
using
namespace
std;
extern
"C"
{
#include
"lua.h"
#include
"lauxlib.h"
#include
"lualib.h"
}
void
main()
{
//1.创建Lua状态
lua_State *L = luaL_newstate();
if
(L == NULL)
{
return
;
}
//2.加载Lua文件
int
bRet = luaL_loadfile(L,
"hello.lua"
);
if
(bRet)
{
cout<<
"load file error"
<<endl;
return
;
}
//3.运行Lua文件
bRet = lua_pcall(L,0);
if
(bRet)
{
cout<<
"pcall error"
<<endl;
return
;
}
//4.读取变量
lua_getglobal(L,
"str"
);
string str = lua_tostring(L,-1);
//5.读取table
lua_getglobal(L,
"tbl"
);
lua_getfield(L,-1,
"name"
);
str = lua_tostring(L,-1);
//6.读取函数
lua_pushnumber(L, 20);
// 压入第二个参数
{
const
char
*pErrorMsg = lua_tostring(L, -1);
cout << pErrorMsg << endl;
lua_close(L);
return
;
}
{
double
fValue = lua_tonumber(L, -1);
cout <<
"Result is "
<< fValue << endl;
}
//至此,栈中的情况是:
//=================== 栈顶 ===================
// 索引 类型 值
// 4 int: 30
// 3 string: shun
// 2 table: tbl
// 1 string: I am so cool~
//=================== 栈底 ===================
//7.关闭state
lua_close(L);
return
;
}
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知道怎么读取后,我们来看下如何修改上面代码中table的值:
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// 将需要设置的值设置到栈中
// 将这个值设置到table中(此时tbl在栈的位置为2)
lua_setfield(L,
"name"
);
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我们还可以新建一个table:
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// 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
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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:
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,"name")的作用等价于 lua_pushstring(L,"name") + lua_gettable(L,-2)
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:
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typedef
int
(*lua_CFunction) (lua_State *L);
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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:
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通过查找lua.h
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/#define lua_register(L,n,f) (lua_pushcfunction(L, (f)), lua_setglobal(L, (n)))
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lua_register(L,
"getTwoVar"
,getTwoVar);
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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:
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avg, sum = average(10, 20, 30, 40, 50)
print(
"The average is "
, avg)
print(
"The sum is "
, sum)
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3.新建test.cpp如下:
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#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);
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;
}
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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。
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。)
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#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
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.cpp文件如下:
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#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
}
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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)
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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!
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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:
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require
"mLualib"
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这样子写的时候,Lua会这么干:
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local path =
"mLualib.dll"
f() -- 执行
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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
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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