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简单谈谈lua和c的交互

Lua与C通过虚拟栈交互,栈元素支持任意类型,正负索引灵活取值。C调用Lua时加载执行脚本后从栈取值。Lua调用C需编写固定签名的函数,通过栈传递参数并返回结果,注册为全局变量后即可调用。

本文目录

    先聊聊 Lua 和 C 交互的核心机制——虚拟栈。这个栈就是两者之间的“传话筒”,Lua 通过它在 C 函数间来回传递值。栈上的每个元素可以是任意 Lua 类型(nil、number、string……),操作起来很灵活。

    当 Lua 调用一个 C 函数时,Lua 会为这个函数单独准备一个新栈。这个栈跟 C 函数自己内部的栈没关系,也跟 Lua 虚拟机自己的栈不冲突。里面装着 Lua 传过来的参数,C 函数处理完后把结果放回这个栈,再返回给调用方。整个过程清晰又规整。

    有意思的是,这个虚拟栈虽然叫“栈”,但查询元素并不只能从栈顶下手。你可以用索引直接定位任意位置:正数索引 1..n 从栈底到栈顶(1 是最先进栈的元素,n 是栈顶),负数索引 -1..-n 从栈顶到栈底(-1 是栈顶,-n 是栈底)。两种方式配合使用,拿什么值都很方便。

    基本操作

    虚拟栈在 C API 里用 lua_State 表示。下面这段代码演示了从创建栈、压入元素,到按索引取值的过程——这就是 lua_State 最基础的用法。

    lua_State *L = luaL_newstate();//创建一个新的栈
    
    lua_pushstring(L, "muzixiaoxin"); //把一个字符串压入栈
    lua_pushnumber(L, 875);//把一个整型压入栈
    
    //现在栈内有两个元素,栈底是字符串"muzixiaoxin",栈顶是整型875
    //"muzixiaoxin"的索引就是1,或者-2
    //855的索引就是2,或者-1
    
    if (lua_isstring(L, 1)){//判断栈底的元素是不是字符串
      printf("%sn",lua_tostring(L, 1));//如果是字符串就转换成字符串输出
    }
    
    if (lua_isnumber(L, -1)){//判断栈顶元素是不是number类型
      printf("%d", lua_tonumber(L, 2));//如果是就转换成number类型输出
    }
    
    lua_close(L); //记得不需要的时候要释放掉
    

    另外提醒一句:栈用完之后一定要 lua_close 释放,否则会造成内存泄漏。

    C 调用 Lua

    这种情况在实际项目中不算常见——大多数场景都是直接用 Lua 虚拟机跑脚本。不过偶尔也会有人把 Lua 文件当作配置文件,让 C 来读。举个例子,新建一个 test.lua:

    name = "muzixiaoxin"
    version = 1003
    

    C 要做的就是用 Lua C API 把这个文件加载进来,执行它,执行结果会放在栈里,然后从栈中取出变量值。看下面的 C 代码:

    lua_State *L = luaL_newstate();
    
    int err = luaL_loadfile(L, "test.lua"); //把lua文件加载成代码块,只加载不运行
    if (err){
      return;
    }
    
    err = lua_pcall(L, 0, 0, 0);//运行加载的代码块
    if (err){
      return;
    }
    
    lua_getglobal(L, "name"); //把全局变量name的值压入栈顶
    printf("%sn", lua_tostring(L, -1));//取出栈顶元素打印结果为:muzixiaoxin
    
    lua_close(L); //记得不需要的时候要释放掉
    

    流程其实很直白:加载、执行、取值、关闭。

    Lua 调用 C 方法

    这块稍微有点绕——需要写一个固定格式的 C 函数,才能被 Lua 调用。先写一个简单的求和函数:

    //计算求和的方法
    static int
    sum(int a, int b){
      return a + b;
    }
    

    要让 Lua 用上这个函数,得先把它注册到 Lua 状态机里。但注册的函数有固定签名:参数必须是一个 lua_State* 栈,里面放着 Lua 传过来的参数;返回值必须是一个整数,表示返回给 Lua 的返回值个数;真正的结果也要通过这个栈传出。来看改造后的版本:

    //lua调用的方法
    static int
    lsum(lua_State *L){
      int a = (int)lua_tonumber(L, -1);//lua调用的参数之一
      int b = (int)lua_tonumber(L, -2);//lua调用的参数之一
      lua_pushnumber(L, sum(a, b));//把计算的加过压栈
      return 1;//返回返回值的个数
    }
    

    接着把这个 lsum 注册为 Lua 的全局变量:

    lua_State *L = luaL_newstate();
    
    luaL_openlibs(L);//打开L中的所有标准库,这样就可以使用print方法
    
    lua_register(L, "sum", lsum);//把c函数lsum注册为lua的一个全局变量sum
    
    int err = luaL_dofile(L, "test.lua"); //把lua文件加载成代码块,并运行
    if (err){
      return;
    }
    
    lua_close(L);
    

    test.lua 的内容:

    print("1 + 2 = " .. sum(1,2))
    

    输出结果:

    1+2=3

    总结一下:你需要写一个“中间函数”(比如 lsum)专门操作 Lua 虚拟栈,用它来接收参数、计算、压入结果,最后返回结果个数。这样 Lua 就能像调用原生函数一样调用你的 C 方法了。整个过程就像搭了一座桥,桥面就是那个虚拟栈。

    简单谈谈lua和c的交互

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