[转载]Lua和C++交互详细总结
原文請(qǐng)看：Lua和C++交互詳細(xì)總結(jié)
轉(zhuǎn)自：http://cn.cocos2d-x.org/tutorial/show?id=1474
一、Lua堆棧
要理解Lua和C++交互，首先要理解Lua堆棧。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Lua和C/C++語(yǔ)言通信的主要方法是一個(gè)無(wú)處不在的虛擬棧。棧的特點(diǎn)是先進(jìn)后出。
在Lua中，Lua堆棧就是一個(gè)struct，堆棧索引的方式可是是正數(shù)也可以是負(fù)數(shù)，區(qū)別是：正數(shù)索引1永遠(yuǎn)表示棧底，負(fù)數(shù)索引-1永遠(yuǎn)表示棧頂。如圖：
?lua的棧類似于以下的定義, 它是在創(chuàng)建lua_State的時(shí)候創(chuàng)建的:
???????????? TValue stack[max_stack_len]? // 欲知內(nèi)情可以查 lstate.c 的stack_init函數(shù)
??? 存入棧的數(shù)據(jù)類型包括數(shù)值, 字符串, 指針, talbe, 閉包等, 下面是一個(gè)棧的例子:
??????????
?? 執(zhí)行下面的代碼就可以讓你的lua棧上呈現(xiàn)圖中的情況
??? lua_pushcclosure(L, func, 0) // 創(chuàng)建并壓入一個(gè)閉包
??? lua_createtable(L, 0, 0)??????? // 新建并壓入一個(gè)表
??? lua_pushnumber(L, 343)????? // 壓入一個(gè)數(shù)字
??? lua_pushstring(L, “mystr”)?? // 壓入一個(gè)字符串
?
??? 這里要說(shuō)明的是, 你壓入的類型有數(shù)值, 字符串, 表和閉包[在c中看來(lái)是不同類型的值], 但是最后都是統(tǒng)一用TValue這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)保存的:), 下面用圖簡(jiǎn)單的說(shuō)明一下這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):
????
?
??? TValue結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于lua中的所有數(shù)據(jù)類型, 是一個(gè){值, 類型} 結(jié)構(gòu), 這就lua中動(dòng)態(tài)類型的實(shí)現(xiàn), 它把值和類型綁在一起, 用tt記錄value的類型, value是一個(gè)聯(lián)合結(jié)構(gòu), 由Value定義, 可以看到這個(gè)聯(lián)合有四個(gè)域, 先說(shuō)明簡(jiǎn)單的
??????? p -- 可以存一個(gè)指針, 實(shí)際上是lua中的light userdata結(jié)構(gòu)
??????? n -- 所有的數(shù)值存在這里, 不過(guò)是int , 還是float
??????? b -- Boolean值存在這里, 注意, lua_pushinteger不是存在這里, 而是存在n中, b只存布爾
??????? gc -- 其他諸如table, thread, closure, string需要內(nèi)存管理垃圾回收的類型都存在這里
??????? gc是一個(gè)指針, 它可以指向的類型由聯(lián)合體GCObject定義, 從圖中可以看出, 有string, userdata, closure, table, proto, upvalue, thread
??? 從下面的圖可以的得出如下結(jié)論:
??????? 1. lua中, number, boolean, nil, light userdata四種類型的值是直接存在棧上元素里的, 和垃圾回收無(wú)關(guān).
??????? 2. lua中, string, table, closure, userdata, thread存在棧上元素里的只是指針, 他們都會(huì)在生命周期結(jié)束后被垃圾回收.
?
二、堆棧的操作
因?yàn)長(zhǎng)ua與C/C++是通過(guò)棧來(lái)通信，Lua提供了C API對(duì)棧進(jìn)行操作。
我們先來(lái)看一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子：
#include <iostream> #include <string.h> using namespace std; extern "C" { #include "lua.h" #include "lauxlib.h" #include "lualib.h" } void main() { //1.創(chuàng)建一個(gè)state lua_State *L = luaL_newstate(); //2.入棧操作 lua_pushstring(L, "I am so cool~"); lua_pushnumber(L,20); //3.取值操作 if( lua_isstring(L,1)){ //判斷是否可以轉(zhuǎn)為string cout<<lua_tostring(L,1)<<endl; //轉(zhuǎn)為string并返回 } if( lua_isnumber(L,2)){ cout<<lua_tonumber(L,2)<<endl; } //4.關(guān)閉state lua_close(L); return ; }可以簡(jiǎn)單理解為luaL_newstate返回一個(gè)指向堆棧的指針，其它看注釋?xiě)?yīng)該能懂了吧。
?
其他一些棧操作：
int lua_gettop (lua_State *L); //返回棧頂索引（即棧長(zhǎng)度） void lua_settop (lua_State *L, int idx); // void lua_pushvalue (lua_State *L, int idx);//將idx索引上的值的副本壓入棧頂 void lua_remove (lua_State *L, int idx); //移除idx索引上的值 void lua_insert (lua_State *L, int idx); //彈出棧頂元素，并插入索引idx位置 void lua_replace (lua_State *L, int idx); //彈出棧頂元素，并替換索引idx位置的值ua_settop將棧頂設(shè)置為一個(gè)指定的位置，即修改棧中元素的數(shù)量。如果值比原棧頂高，則高的部分nil補(bǔ)足，如果值比原棧低，則原棧高出的部分舍棄。所以可以用lua_settop(0)來(lái)清空棧。
?
三、C++調(diào)用Lua
我們經(jīng)常可以使用Lua文件來(lái)作配置文件。類似ini，xml等文件配置信息。現(xiàn)在我們來(lái)使用C++來(lái)讀取Lua文件中的變量，table，函數(shù)。
?
?lua和c通信時(shí)有這樣的約定: 所有的lua中的值由lua來(lái)管理, c++中產(chǎn)生的值lua不知道, 類似表達(dá)了這樣一種意思: "如果你(c/c++)想要什么, 你告訴我(lua), 我來(lái)產(chǎn)生, 然后放到棧上, 你只能通過(guò)api來(lái)操作這個(gè)值, 我只管我的世界", 這個(gè)很重要, 因?yàn)?
???????? "如果你想要什么, 你告訴我, 我來(lái)產(chǎn)生"就可以保證, 凡是lua中的變量, lua要負(fù)責(zé)這些變量的生命周期和垃圾回收, 所以, 必須由lua來(lái)創(chuàng)建這些值(在創(chuàng)建時(shí)就加入了生命周期管理要用到的簿記信息)
???????? "然后放到棧上, 你只能通過(guò)api來(lái)操作這個(gè)值", lua api給c提供了一套完備的操作界面, 這個(gè)就相當(dāng)于約定的通信協(xié)議, 如果lua客戶使用這個(gè)操作界面, 那么lua本身不會(huì)出現(xiàn)任何"意料之外"的錯(cuò)誤.
???????? "我只管我的世界"這句話體現(xiàn)了lua和c/c++作為兩個(gè)不同系統(tǒng)的分界, c/c++中的值, lua是不知道的, lua只負(fù)責(zé)它的世界
?
現(xiàn)在有這樣一個(gè)hello.lua 文件：
str = "I am so cool" tbl = {name = "shun", id = 20114442} function add(a,b) return a + b end我們寫(xiě)一個(gè)test.cpp來(lái)讀取它：
#include <iostream> #include <string.h> using namespace std; extern "C" { #include "lua.h" #include "lauxlib.h" #include "lualib.h" } void main() { //1.創(chuàng)建Lua狀態(tài) lua_State *L = luaL_newstate(); if (L == NULL) { return ; } //2.加載Lua文件 int bRet = luaL_loadfile(L,"hello.lua"); if(bRet) { cout<<"load file error"<<endl; return ; } //3.運(yùn)行Lua文件 bRet = lua_pcall(L,0,0,0); if(bRet) { cout<<"pcall error"<<endl; return ; } //4.讀取變量 lua_getglobal(L,"str"); string str = lua_tostring(L,-1); cout<<"str = "<<str.c_str()<<endl; //str = I am so cool~ //5.讀取table lua_getglobal(L,"tbl"); lua_getfield(L,-1,"name"); str = lua_tostring(L,-1); cout<<"tbl:name = "<<str.c_str()<<endl; //tbl:name = shun //6.讀取函數(shù) lua_getglobal(L, "add"); // 獲取函數(shù)，壓入棧中 lua_pushnumber(L, 10); // 壓入第一個(gè)參數(shù) lua_pushnumber(L, 20); // 壓入第二個(gè)參數(shù) int iRet= lua_pcall(L, 2, 1, 0);// 調(diào)用函數(shù)，調(diào)用完成以后，會(huì)將返回值壓入棧中，2表示參數(shù)個(gè)數(shù)，1表示返回結(jié)果個(gè)數(shù)。 if (iRet) // 調(diào)用出錯(cuò) { const char *pErrorMsg = lua_tostring(L, -1); cout << pErrorMsg << endl; lua_close(L); return ; } if (lua_isnumber(L, -1)) //取值輸出 { double fValue = lua_tonumber(L, -1); cout << "Result is " << fValue << endl; } //至此，棧中的情況是： //=================== 棧頂 =================== // 索引 類型 值 // 4 int： 30 // 3 string： shun // 2 table: tbl // 1 string: I am so cool~ //=================== 棧底 =================== //7.關(guān)閉state lua_close(L); return ; }知道怎么讀取后，我們來(lái)看下如何修改上面代碼中table的值：
// 將需要設(shè)置的值設(shè)置到棧中 lua_pushstring(L, "我是一個(gè)大帥鍋～"); // 將這個(gè)值設(shè)置到table中（此時(shí)tbl在棧的位置為2） lua_setfield(L, 2, "name");我們還可以新建一個(gè)table：
// 創(chuàng)建一個(gè)新的table，并壓入棧 lua_newtable(L); // 往table中設(shè)置值 lua_pushstring(L, "Give me a girl friend !"); //將值壓入棧 lua_setfield(L, -2, "str"); //將值設(shè)置到table中，并將Give me a girl friend 出棧需要注意的是：堆棧操作是基于棧頂?shù)?#xff0c;就是說(shuō)它只會(huì)去操作棧頂?shù)闹怠?/strong>
?
舉個(gè)比較簡(jiǎn)單的例子，函數(shù)調(diào)用流程是先將函數(shù)入棧，參數(shù)入棧，然后用lua_pcall調(diào)用函數(shù)，此時(shí)棧頂為參數(shù)，棧底為函數(shù)，所以棧過(guò)程大致會(huì)是：參數(shù)出棧->保存參數(shù)->參數(shù)出棧->保存參數(shù)->函數(shù)出棧->調(diào)用函數(shù)->返回結(jié)果入棧。
類似的還有l(wèi)ua_setfield，設(shè)置一個(gè)表的值，肯定要先將值出棧，保存，再去找表的位置。
?
再不理解可看如下例子：
lua_getglobal(L, "add"); // 獲取函數(shù)，壓入棧中 lua_pushnumber(L, 10); // 壓入第一個(gè)參數(shù) lua_pushnumber(L, 20); // 壓入第二個(gè)參數(shù) int iRet= lua_pcall(L, 2, 1, 0);// 將2個(gè)參數(shù)出棧，函數(shù)出棧，壓入函數(shù)返回結(jié)果 lua_pushstring(L, "我是一個(gè)大帥鍋～"); // lua_setfield(L, 2, "name"); // 會(huì)將"我是一個(gè)大帥鍋～"出棧另外補(bǔ)充一下：
lua_getglobal(L,"var")會(huì)執(zhí)行兩步操作：1.將var放入棧中，2.由Lua去尋找變量var的值，并將變量var的值返回棧頂（替換var）。
lua_getfield(L,-1,"name")的作用等價(jià)于 lua_pushstring(L,"name") + lua_gettable(L,-2)
?
lua value 和 c value的對(duì)應(yīng)關(guān)系
| ? | ?????????? c | ???????? lua |
| ???????? nil | ????????? 無(wú) | ?? {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*, 各種*? point | ?? {value=point, tt = t_lightuserdata} |
| ????? string | ???????? char? str[] | ?? {value=gco, tt = t_string}?? gco=TString obj |
| ????? table | ?????????? 無(wú) | ?? {value=gco, tt = t_table}? gco=Table obj |
| ????? userdata | ?????????? 無(wú) | ?? {value=gco, tt = t_udata} gco=Udata obj |
| ????? closure | ?????????? 無(wú) | ?? {value=gco, tt = t_function} gco=Closure obj |
?
可以看出來(lái), lua中提供的一些類型和c中是對(duì)應(yīng)的, 也提供一些c中沒(méi)有的類型. 其中有一些藥特別的說(shuō)明一下:
??????? nil值, c中沒(méi)有對(duì)應(yīng), 但是可以通過(guò)lua_pushnil向lua中壓入一個(gè)nil值
??????? 注意:?lua_push*族函數(shù)都有"創(chuàng)建一個(gè)類型的值并壓入"的語(yǔ)義, 因?yàn)閘ua中所有的變量都是lua中創(chuàng)建并保存的, 對(duì)于那些和c中有對(duì)應(yīng)關(guān)系的lua類型, lua會(huì)通過(guò)api傳來(lái)的附加參數(shù), 創(chuàng)建出對(duì)應(yīng)類型的lua變量放在棧頂, 對(duì)于c中沒(méi)有對(duì)應(yīng)類型的lua類型, lua直接創(chuàng)建出對(duì)應(yīng)變量放在棧頂.
?????? 例如:??? lua_pushstring(L, “string”) lua根據(jù)"string"創(chuàng)建一個(gè) TString obj, 綁定到新分配的棧頂元素上
????????????????? lua_pushcclosure(L,func, 0) lua根據(jù)func創(chuàng)建一個(gè) Closure obj, 綁定到新分配的棧頂元素上
????????????????? lua_pushnumber(L,5) lua直接修改新分配的棧頂元素, 將5賦值到對(duì)應(yīng)的域
????????????????? lua_createtable(L,0, 0)lua創(chuàng)建一個(gè)Tabke obj, 綁定到新分配的棧頂元素上
?
?????? 總之, 這是一個(gè)?c value –> lua value的流向, 不管是想把一個(gè)簡(jiǎn)單的5放入lua的世界, 還是創(chuàng)建一個(gè)table, 都會(huì)導(dǎo)致
????????????????? 1. 棧頂新分配元素??? 2. 綁定或賦值
??????????????? 還是為了重復(fù)一句話, 一個(gè)c value入棧就是進(jìn)入了lua的世界, lua會(huì)生成一個(gè)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)并管理起來(lái), 從此就不再依賴這個(gè)c value
??????? lua value –> c value時(shí), 是通過(guò) lua_to* 族api實(shí)現(xiàn), 很簡(jiǎn)單, 取出對(duì)應(yīng)的c中的域的值就行了, 只能轉(zhuǎn)化那些c中有對(duì)應(yīng)值的lua value, 比如table就不能to c value, 所以api中夜沒(méi)有提供 lua_totable這樣的接口.
?
四、Lua調(diào)用C++
我們分三個(gè)方法實(shí)現(xiàn)它。
?
方法一：直接將模塊寫(xiě)入Lua源碼中
在Lua中調(diào)用C/C++，我們可以將函數(shù)寫(xiě)lua.c中，然后重新編譯Lua文件。
編譯好后是這樣子的：（如圖）
然后我們可以在lua.c中加入我們自己的函數(shù)。函數(shù)要遵循規(guī)范（可在lua.h中查看）如下：
typedef int (*lua_CFunction) (lua_State *L);換句話說(shuō)，所有的函數(shù)必須接收一個(gè)lua_State作為參數(shù)，同時(shí)返回一個(gè)整數(shù)值。因?yàn)檫@個(gè)函數(shù)使用Lua棧作為參數(shù)，所以它可以從棧里面讀取任意數(shù)量和任意類型的參數(shù)。而這個(gè)函數(shù)的返回值則表示函數(shù)返回時(shí)有多少返回值被壓入Lua棧。（因?yàn)長(zhǎng)ua的函數(shù)是可以返回多個(gè)值的）
?
然后我們?cè)趌ua.c中加入如下函數(shù)：
// This is my function static int getTwoVar(lua_State *L) { // 向函數(shù)棧中壓入2個(gè)值 lua_pushnumber(L, 10); lua_pushstring(L,"hello"); return 2; } 在pmain函數(shù)中，luaL_openlibs函數(shù)后加入以下代碼： //注冊(cè)函數(shù) lua_pushcfunction(L, getTwoVar); //將函數(shù)放入棧中 lua_setglobal(L, "getTwoVar"); //設(shè)置lua全局變量getTwoVar通過(guò)查找lua.h
/#define lua_register(L,n,f) (lua_pushcfunction(L, (f)), lua_setglobal(L, (n)))我們發(fā)現(xiàn)之前的注冊(cè)函數(shù)可以這樣子寫(xiě)：
lua_register(L,"getTwoVar",getTwoVar);運(yùn)行，結(jié)果如圖：
當(dāng)然，一般我們不建議去修改別人的代碼，更傾向于自己編寫(xiě)?yīng)毩⒌腃/C++模塊，供Lua調(diào)用，下面來(lái)講講如何實(shí)現(xiàn)。
?
方法二：使用靜態(tài)依賴的方式
1. 新建一個(gè)空的win32控制臺(tái)工程，記得在vc++目錄中，把lua中的頭文件和lib文件的目錄包含進(jìn)來(lái)，然后->鏈接器->附加依賴項(xiàng)->將lua51.lib和lua5.1.lib也包含進(jìn)來(lái)。
2. 在目錄下新建一個(gè)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解釋器的指針 */ lua_State* L; static int average(lua_State *L) { /* 得到參數(shù)個(gè)數(shù) */ int n = lua_gettop(L); double sum = 0; int i; /* 循環(huán)求參數(shù)之和 */ for (i = 1; i <= n; i++) { /* 求和 */ sum += lua_tonumber(L, i); } /* 壓入平均值 */ lua_pushnumber(L, sum / n); /* 壓入和 */ lua_pushnumber(L, sum); /* 返回返回值的個(gè)數(shù) */ return 2; } int main ( int argc, char *argv[] ) { /* 初始化Lua */ L = lua_open(); /* 載入Lua基本庫(kù) */ luaL_openlibs(L); /* 注冊(cè)函數(shù) */ lua_register(L, "average", average); /* 運(yùn)行腳本 */ luaL_dofile(L, "avg.lua"); /* 清除Lua */ lua_close(L); /* 暫停 */ printf( "Press enter to exit…" ); getchar(); return 0; }執(zhí)行一下，我們可以得到結(jié)果：
大概順序就是：我們?cè)贑++中寫(xiě)一個(gè)模塊函數(shù)，將函數(shù)注冊(cè)到Lua解釋器中，然后由C++去執(zhí)行我們的Lua文件，然后在Lua中調(diào)用剛剛注冊(cè)的函數(shù)。
?
看上去很別扭啊有木有。接下來(lái)介紹一下dll調(diào)用方式。
?
方法三：使用dll動(dòng)態(tài)鏈接的方式
我們先新建一個(gè)dll工程，工程名為mLualib。（因此最后導(dǎo)出的dll也為mLualib.dll）
?
然后編寫(xiě)我們的c++模塊，以函數(shù)為例，我們先新建一個(gè).h文件和.cpp文件。
?
h文件如下：（如果你不是很能明白頭文件的內(nèi)容，點(diǎn)擊這里：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);//定義導(dǎo)出函數(shù).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; /* 循環(huán)求參數(shù)之和 */ for (i = 1; i <= n; i++) sum += lua_tonumber(L, i); lua_pushnumber(L, sum / n); //壓入平均值 lua_pushnumber(L, sum); //壓入和 return 2; //返回兩個(gè)結(jié)果 } static int sayHelloFunc(lua_State* L) { printf("hello world!"); return 0; } static const struct luaL_Reg myLib[] = { {"average", averageFunc}, {"sayHello", sayHelloFunc}, {NULL, NULL} //數(shù)組中最后一對(duì)必須是{NULL, NULL}，用來(lái)表示結(jié)束 }; int luaopen_mLualib(lua_State *L) { luaL_register(L, "ss", myLib); return 1; // 把myLib表壓入了棧中，所以就需要返回1 }不理解沒(méi)關(guān)系，我們先編譯它，然后新建一個(gè)lua文件，在lua中我們這樣子來(lái)調(diào)用：（調(diào)用之前記得把dll文件復(fù)制到lua文件目錄下）
require "mLualib" local ave,sum = ss.average(1,2,3,4,5)//參數(shù)對(duì)應(yīng)堆棧中的數(shù)據(jù) print(ave,sum) -- 3 15 ss.sayHello() -- hello world!成功調(diào)用了有木有？我們看到了輸出信息。
?
至此都發(fā)生了什么呢？梳理一下：
1.我們編寫(xiě)了averageFunc求平均值和sayHelloFunc函數(shù)，
2.然后把函數(shù)封裝myLib數(shù)組里面，類型必須是luaL_Reg
3.由luaopen_mLualib函數(shù)導(dǎo)出并在lua中注冊(cè)這兩個(gè)函數(shù)。
?
那么為什么要這樣子寫(xiě)呢？實(shí)際上當(dāng)我們?cè)贚ua中：
require "mLualib"這樣子寫(xiě)的時(shí)候，Lua會(huì)這么干：
local path = "mLualib.dll" local f = package.loadlib(path,"luaopen_mLualib") -- 返回luaopen_mLualib函數(shù) f() -- 執(zhí)行所以當(dāng)我們?cè)诰帉?xiě)一個(gè)這樣的模塊的時(shí)候，編寫(xiě)luaopen_xxx導(dǎo)出函數(shù)的時(shí)候，xxx最好是和項(xiàng)目名一樣（因?yàn)轫?xiàng)目名和dll一樣）。
?
需要注意的是：函數(shù)參數(shù)里的lua_State是私有的，每一個(gè)函數(shù)都有自己的棧。當(dāng)一個(gè)C/C++函數(shù)把返回值壓入Lua棧以后，該棧會(huì)自動(dòng)被清空。
?
五、總結(jié)?
-
Lua和C++是通過(guò)一個(gè)虛擬棧來(lái)交互的。
-
C++調(diào)用Lua實(shí)際上是：由C++先把數(shù)據(jù)放入棧中，由Lua去棧中取數(shù)據(jù)，然后返回?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的值到棧頂，再由棧頂返回C++。
-
Lua調(diào)C++也一樣：先編寫(xiě)自己的C模塊，然后注冊(cè)函數(shù)到Lua解釋器中，然后由Lua去調(diào)用這個(gè)模塊的函數(shù)。
本文不涉及l(fā)ua語(yǔ)法學(xué)習(xí)，如果有需要，請(qǐng)移步：http://book.luaer.cn/
相關(guān)閱讀：
Lua系列教程：在C/C++程序里面嵌入Lua腳本
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的[转载]Lua和C++交互详细总结的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
- 上一篇： kvm.huge页、常用命令和桥接设置
- 下一篇： Android系统中的任意文件读写方法