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：
lua的栈类似于以下的定义,它是在创建lua_State的时候创建的:
TValue stack[max_stack_len] // 欲知内情可以查 lstate.c 的stack_init函数
存入栈的数据类型包括数值,字符串,指针,talbe,闭包等,下面是一个栈的例子:
执行下面的代码就可以让你的lua栈上呈现图中的情况
lua_pushcclosure(L,func,0) // 创建并压入一个闭包
lua_createtable(L,0) // 新建并压入一个表
lua_pushnumber(L,343) // 压入一个数字
lua_pushstring(L,“mystr”) // 压入一个字符串
这里要说明的是,你压入的类型有数值,表和闭包[在c中看来是不同类型的值],但是最后都是统一用TValue这种数据结构来保存的:),下面用图简单的说明一下这种数据结构:
TValue结构对应于lua中的所有数据类型,是一个{值,类型} 结构,这就lua中动态类型的实现,它把值和类型绑在一起,用tt记录value的类型,value是一个联合结构,由Value定义,可以看到这个联合有四个域,先说明简单的
p -- 可以存一个指针,实际上是lua中的light userdata结构
n -- 所有的数值存在这里,不过是int,还是float
b -- Boolean值存在这里,注意,lua_pushinteger不是存在这里,而是存在n中,b只存布尔
gc -- 其他诸如table,thread,closure,string需要内存管理垃圾回收的类型都存在这里
gc是一个指针,它可以指向的类型由联合体GCObject定义,从图中可以看出,有string,userdata,table,proto,upvalue,thread
从下面的图可以的得出如下结论:
1. lua中,number,boolean,nil,light userdata四种类型的值是直接存在栈上元素里的,和垃圾回收无关.
2. lua中,string,thread存在栈上元素里的只是指针,他们都会在生命周期结束后被垃圾回收.
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：
#include <iostream> #include <string.h> using namespace std; extern "C" { #include lua.h" #include lauxlib.hlualib.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 if( lua_isstring(L,128); line-height:1.5!important">1)){ 判断是否可以转为string cout<<lua_tostring(L,128); line-height:1.5!important">1)<<endl; 转为string并返回 } if( lua_isnumber(L,128); line-height:1.5!important">2)){ cout<<lua_tonumber(L,128); line-height:1.5!important">2)<<endl; } 4.关闭state lua_close(L); return ; }
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：
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,255); line-height:1.5!important">int idx);将idx索引上的值的副本压入栈顶 void lua_remove (lua_State *L,0); line-height:1.5!important">移除idx索引上的值 void lua_insert (lua_State *L,0); line-height:1.5!important">弹出栈顶元素，并插入索引idx位置 void lua_replace (lua_State *L,255); line-height:1.5!important">int idx); 弹出栈顶元素，并替换索引idx位置的值
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。
lua和c通信时有这样的约定: 所有的lua中的值由lua来管理,c++中产生的值lua不知道,类似表达了这样一种意思: "如果你(c/c++)想要什么,你告诉我(lua),我来产生,然后放到栈上,你只能通过api来操作这个值,我只管我的世界",这个很重要,因为:
"如果你想要什么,你告诉我,我来产生"就可以保证,凡是lua中的变量,lua要负责这些变量的生命周期和垃圾回收,所以,必须由lua来创建这些值(在创建时就加入了生命周期管理要用到的簿记信息)
"然后放到栈上,你只能通过api来操作这个值",lua api给c提供了一套完备的操作界面,这个就相当于约定的通信协议,如果lua客户使用这个操作界面,那么lua本身不会出现任何"意料之外"的错误.
"我只管我的世界"这句话体现了lua和c/c++作为两个不同系统的分界,c/c++中的值,lua是不知道的,lua只负责它的世界
现在有这样一个hello.lua 文件：
str = I am so cool" tbl = {name = shun",id = 20114442} function add(a,b) return a + b end
我们写一个test.cpp来读取它：
将需要设置的值设置到栈中 lua_pushstring(L,0); line-height:1.5!important">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,0); line-height:1.5!important">");
我们还可以新建一个table：
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,0); line-height:1.5!important"> 获取函数，压入栈中lua_pushnumber(L,0); line-height:1.5!important"> 压入第一个参数 lua_pushnumber(L,0); line-height:1.5!important"> 压入第二个参数 将2个参数出栈，函数出栈，压入函数返回结果 lua_pushstring(L,0); line-height:1.5!important">"); // lua_setfield(L,0); line-height:1.5!important">"); 会将"我是一个大帅锅～"出栈
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,0) lua根据func创建一个 Closure obj,sans-serif; font-size:13.3333px; line-height:24px"> 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)lua创建一个Tabke obj,sans-serif; font-size:13.3333px; line-height:24px"> 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：
/#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);
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(10,128); line-height:1.5!important">20,128); line-height:1.5!important">30,128); line-height:1.5!important">40,128); line-height:1.5!important">50) print(The average is ",avg) The sum is 3.新建test.cpp如下：
#include <stdio.h> " { #include " #include " } /* 指向Lua解释器的指针 */ lua_State* L; 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 返回返回值的个数 2; } int main ( int argc,255); line-height:1.5!important">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,0); line-height:1.5!important">average 运行脚本 */ luaL_dofile(L,0); line-height:1.5!important">avg.lua 清除Lua */ lua_close(L); 暂停 */ printf( Press enter to exit…" ); getchar(); 0; }
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。）
#include <stdio.h> #include mLualib.h" int averageFunc(lua_State *L) { 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 2; 返回两个结果 } int sayHelloFunc(lua_State* L) { printf(Hello World!0; } struct luaL_Reg myLib[] = { {sayHello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,0); line-height:1.5!important">ss1; 把myLib表压入了栈中，所以就需要返回1 }
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