lua編程之lua與C相互調用

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lua是擴充性非常良好的語言，雖然核心非常精簡，但是使用者可以依靠lua庫來實現大部分工作。除此之外，lua還可以通過與C函數相互調用來擴充程式功能。在C中嵌入lua指令碼既可以讓使用者在不重新編譯代碼的情況下修改lua代碼更新程式，也可以給使用者提供一個自由定製的介面，這種方法遵循了機制與策略分離的原則。在lua中調用C函數可以提高程式的運行效率。lua與C的相互調用在工程中相當實用，本文就來講解lua與C相互調用的方法。

Lua與C相互調用的首要問題是如何交換資料，lua API使用了一個抽象的棧與C語言交換資料，提供了壓入元素，查詢元素和彈出元素等功能的API操作棧，這裡可以查看lua5.2中每個函數的詳細文檔，棧中的元素可以通過索引訪問，從棧底向上是從1開始遞增的正整數，從棧頂向下是從-1開始遞減的負整數，棧的元素按照FIFO的規則進出。

一、 C調用lua

先通過一個簡單的例子瞭解C是怎麼調用lua的，

//test.luawidth = 10height = 20//test.c#include <stdio.h>#include <lua.h>#include <lualib.h>#include <lauxlib.h>int main() {  lua_State *L = luaL_newstate();  luaL_openlibs(L);  if(luaL_loadfile(L, "test.lua") || lua_pcall(L, 0,0,0)){    printf("error %s\n", lua_tostring(L,-1));    return -1;  }  lua_getglobal(L,"width");  lua_getglobal(L,"length");  printf("width = %d\n", lua_tointeger(L,-2));  printf("length = %d\n", lua_tointeger(L,-1));  lua_close(L);  return 0;}

luaL_newstate建立一個新的lua_State，C和lua的所有操作都要依賴這個lua環境， luaL_openlibs將lualib.h中定義的lua標準庫載入到進lua_State。

luaL_loadfile從檔案中載入lua代碼並編譯，編譯成功後的程式塊被壓入棧中，

lua_pcall會將程式塊彈出並在保護模式下解釋執行。代碼中調用lua_pcall就在lua_State中定義了 width和 length兩個全域變數。

lua_getglobal將全域變數的值壓入棧中，width先入棧，在-2的位置，length在棧頂。

除了變數，C代碼還可以直接調用lua中定義的函數

//test.luafunction add(x, y)  return x+yend//test.c#include <stdio.h>#include <lua.h>#include <lualib.h>#include <lauxlib.h>#include <math.h>int main() {  lua_State *L = luaL_newstate();  luaL_openlibs(L);  if(luaL_loadfile(L, "test.lua") || lua_pcall(L, 0,0,0)){    printf("error %s\n", lua_tostring(L,-1));    return -1;  }  lua_getglobal(L,"add");  lua_pushnumber(L, 10);  lua_pushnumber(L, 20);  if(lua_pcall(L, 2, 1, 0) != 0){    printf("error %s\n", lua_tostring(L,-1));    return -1;  }  double z = lua_tonumber(L, -1);  printf("z = %f \n", z);  lua_pop(L, 1);  lua_close(L);  return 0;}

lua_pcall(L, 2, 1, 0)表示，傳入兩個參數，期望得到一個傳回值，0表示錯誤處理函數在棧中的索引值，壓入結果前會彈出函數和參數，所以z的索引是-1.

二、 lua調用C

lua可以將C函數註冊到lua中，C函數必須遵循統一的原型，這個原型定義在lua.h中，

typedef int (*) (lua_State *)

用C函數擴充lua時，一般將所有的C函數編譯成一個獨立的模組，方便增加新的函數。

//mylib.c#include <stdio.h>#include <lua.h>#include <lualib.h>#include <lauxlib.h>#include <math.h>static int myadd(lua_State *L){                int a = luaL_checknumber(L, 1);                int b = luaL_checknumber(L, 2);                lua_pushnumber(L, a+b);                return 1;}static const struct luaL_Reg mylib [] = {        {"add", myadd},         {NULL, NULL}};int luaopen_mylib(lua_State *L){  luaL_newlib(L, mylib);  return 1;}//call.lua#!/usr/local/bin/lualib=require "mylib"print(lib.add(1, 2))

每個被lua調用的C函數都有自己的私人棧，壓入參數的索引從1開始遞增，結果值也是直接壓入棧中，函數返回時會將壓入的參數全部刪除，只留下結果值。mylib［］聲明了模組中所有C函數列表，每一項映射了C函數在lua中的命名，比如上面代碼中myadd函數在lua中用add表示，列表必須用{NULL, NULL}結束。 luaL_newlib在棧中建立一個table，將mylib數組中的C函數註冊進這個table中。 luaopen_mylib將這個table中的函數載入進lua環境中。

先將C代碼編譯成動態連結程式庫，

gcc -shared -fPIC -o mylib.so mylib.c -llua -lm -ldl

lua代碼中，require會尋找 mylib.so，並調用該連結庫中的 luaopen_mylib，luaopen_的尾碼必須與動態連結程式庫名字一樣，這是由require尋找函數方式決定的。

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