lua学习24：《Lua程序设计(第2版)》第24章

1、如果Lua不只是独立的程序，为什么到目前为止贯穿整本书我们都是在使用Lua独立程序呢？

这个问题的答案在于Lua解释器（可执行的lua）。

Lua解释器是一个使用Lua标准库实现的独立的解释器。解释器负责程序和使用者的接口：从使用者那里获取文件或者字符串，并传给Lua标准库，Lua标准库负责最终的代码运行。就因为这个特性，所以Lua可以多平台下运行。

2、Lua是一种扩展性语言。有两种扩展方式：

    第一种，C作为应用程序语言，Lua作为一个库使用，C语言拥有控制权；

    第二种，反过来，Lua作为程序语言，C作为库使用，Lua拥有控制权。

    这两种方式，C语言都使用相同的API与Lua通信，因此C和Lua交互这部分称为C API。

3、在C和Lua之间通信关键内容在于一个虚拟的栈。

    几乎所有的API调用都是对栈上的值进行操作，所有C与Lua之间的数据交换也都通过这个栈来完成。另外，你也可以使用栈来保存临时变量。

    栈的使用解决了C和Lua之间两个不协调的问题：

    第一，Lua会自动进行垃圾收集，而C要求显示的分配存储单元，两者引起的矛盾。

    第二，Lua中的动态类型和C中的静态类型不一致引起的混乱。

4、第一个示例程序：

#ifdef __cplusplusextern "C" {#include "lua.h"#include <lauxlib.h>   #include <lualib.h>   }  #else#include <lua.h>#include <lualib.h>#include <lauxlib.h>#endifint main (void){        char buff[256];int error;lua_State *L = luaL_newstate();  //打开 Lua ，创建一个新环境，以前的版本用lua_openlua_openlibs(L);  //打开标准库，也可以分别单独打开luaopen_base(L)；luaopen_table(L)等while (fgets(buff, sizeof(buff), stdin) != NULL)  //从标准输入读取buff{error = luaL_loadbuffer(L, buff, strlen(buff),"line")  //将buff里内容压入栈|| lua_pcall(L, 0, 0, 0);  //运行栈中内容，运行完后所有的参数以及函数本身都会出栈//lua_loadbuffer出错时将会把错误信息压入栈中if (error){fprintf(stderr, "%s", lua_tostring(L, -1));  //将栈顶的错误信息转换成字符串并输出到标准错误流lua_pop(L, 1);  //从栈中弹出错误消息 ，这里第二个参数用-1也行，因为此时栈中只有一个元素}}lua_close(L);return 0;}

    采用extern "C" {} 这种形式的声明，可以使得CPP 与C 之间的接口具有互通性，不会由于语言内部的机制导致连接目标文件的时候出现错误。Lua语言是C语言编写的，C++中编译的时候需要加上extern "C" {} 这种形式的声明。如果想深入了解请访问http://blog.csdn.net/kingking27/article/details/39056085

    stderr与stdout区别：

    stderr 总是直接输出到屏幕，不需要回车刷新缓冲区就直接输出

    stdout 需要回车刷新缓冲区输出，可以重定向到其他输出设备    

    头文件lua.h 定义了Lua提供的基础函数，其中包括创建一个新的Lua环境的函数（如lua_newstate），调用Lua函数（如lua_pcall）的函数，读取/写入Lua环境的全局变量的函数，注册可以被Lua代码调用的新函数的函数，等等。所有在lua.h中被定义的都有一个lua_前缀。

    lauxlib.h 定义了辅助库（auxlib）提供的函数。同样，所有在其中定义的函数等都以luaL_打头（例如，luaL_loadbuffer）。辅助库利用lua.h中提供的基础函数提供了更高层次上的抽象。

    lualib.h 定义了打开库的函数。

5、Lua和C之间是通过一个虚拟栈进行数据交互的，栈中的每一条记录都可以保存任何Lua值。无论你何时想要从Lua请求一个值（比如一个全局变量的值），调用Lua，被请求的值将会被压入栈。无论你何时想要传递一个值给Lua，首先将这个值压入栈，然后调用Lua（这个值将被弹出）。Lua以一个严格的LIFO规则（后进先出；也就是说，始终存取栈顶）来操作栈。当你调用Lua时，它只会改变栈顶部分。

6、压入元素

    void lua_pushnil(lua_State* L);  --nil值
    void lua_pushboolean(lua_State* L, int b); --布尔值
    void lua_pushnumber(lua_State* L, lua_Number n); --浮点数
    void lua_pushinteger(lua_State* L, lua_Integer n);  --整型
    void lua_pushlstring(lua_State* L, const char* s, size_t len); --指定长度的内存数据
    void lua_pushstring(lua_State* L, const char* s);  --以零结尾的字符串，其长度可由strlen得出。
    对于字符串数据，Lua不会持有他们的指针，而是调用在API时生成一个内部副本，因此，即使在这些函数返回后立刻释放或修改这些字符串指针，也不会有任何问题。
    在向栈中压入数据时，可以通过调用下面的函数判断是否有足够的栈空间可用，一般而言，Lua会预留20个槽位，对于普通应用来说已经足够了，除非是遇到有很多参数的函数。
    int lua_checkstack(lua_State* L, int extra) --期望得到extra数量的空闲槽位，如果不能扩展并获得，返回false。 

7、 查询元素

API使用“索引”来引用栈中的元素，第一个压入栈的为1，第二个为2，依此类推。我们也可以使用负数作为索引值，其中-1表示为栈顶元素，-2为栈顶下面的元素，同样依此类推。
    Lua提供了一组特定的函数用于检查返回元素的类型，如：
    int lua_isboolean (lua_State *L, int index);
    int lua_iscfunction (lua_State *L, int index);
    int lua_isfunction (lua_State *L, int index);
    int lua_isnil (lua_State *L, int index);
    int lua_islightuserdata (lua_State *L, int index);
    int lua_isnumber (lua_State *L, int index);
    int lua_isstring (lua_State *L, int index);
    int lua_istable (lua_State *L, int index);
    int lua_isuserdata (lua_State *L, int index);
    以上函数，成功返回1，否则返回0。需要特别指出的是，对于lua_isnumber而言，不会检查值是否为数字类型，而是检查值是否能转换为数字类型。
    Lua还提供了一个函数lua_type，用于获取元素的类型，函数原型如下：
    int lua_type (lua_State *L, int index);
    该函数的返回值为一组常量值，分别是：LUA_TNIL、LUA_TNUMBER、LUA_TBOOLEAN、LUA_TSTRING、LUA_TTABLE、LUA_TFUNCTION、LUA_TUSERDATA、LUA_TTHREAD和LUA_TLIGHTUSERDATA。这些常量通常用于switch语句中。
8、转换元素

除了上述函数之外，Lua还提供了一组转换函数，如：
    int lua_toboolean (lua_State *L, int index);
    lua_CFunction lua_tocfunction (lua_State *L, int index);
    lua_Integer lua_tointeger (lua_State *L, int index);    
    const char *lua_tolstring (lua_State *L, int index, size_t *len);
    lua_Number lua_tonumber (lua_State *L, int index);
    const void *lua_topointer (lua_State *L, int index);
    const char *lua_tostring (lua_State *L, int index);
    void *lua_touserdata (lua_State *L, int index);
    --string类型返回字符串长度，table类型返回操作符'#'等同的结果，userdata类型返回分配的内存块长度。
    size_t lua_objlen (lua_State *L, int index);　
    对于上述函数，如果调用失败，lua_toboolean、lua_tonumber、lua_tointeger和lua_objlen均返回0，而其他函数则返回NULL。在很多时候0不是一个很有效的用于判断错误的值，但是ANSI C没有提供其他可以表示错误的值。因此对于这些函数，在有些情况下需要先使用lua_is*系列函数判断是否类型正确，而对于剩下的函数，则可以直接通过判断返回值是否为NULL即可。
    对于lua_tolstring函数返回的指向内部字符串的指针，在该索引指向的元素被弹出之后，将无法保证仍然有效。该函数返回的字符串末尾均会有一个尾部0。如果不需要长度信息，可以将第三个参数设为NULL来调用lua_tolstring。

    lua_objien函数可以返回一个对象的“长度”。对于字符串和table，这个值是长度操作符"#"的结果。这个函数还可以用于获取一个“完全userdata(full userdata)”的大小。

9、打印整个栈内容的函数

static void stackDump(lua_State* L) {    int top = lua_gettop(L);//获取栈的元素个数    for (int i = 1; i <= top; ++i)    {        int t = lua_type(L,i);//获取对应索引i的元素类型        switch(t)        {            case LUA_TSTRING:                printf("'%s'",lua_tostring(L,i));                break;            case LUA_TBOOLEAN:                printf(lua_toboolean(L,i) ? "true" : "false");                break;            case LUA_TNUMBER:                printf("%g",lua_tonumber(L,i));                break;            default://其他值打印类型名                printf("%s",lua_typename(L,t));                break;        }        printf(" ");//打印一个分隔符    }    printf("\n");}

10、除了上面给出的数据交换函数之外，Lua的C API还提供了一组用于操作虚拟栈的普通函数，如：
    int lua_gettop(lua_State* L); --返回栈中元素的个数。
    void lua_settop(lua_State* L, int index); --将栈顶设置为指定的索引值。
    void lua_pushvalue(lua_State* L, int index); --将指定索引的元素副本压入栈。
    void lua_remove(lua_State* L, int index); --删除指定索引上的元素，其上面的元素自动下移。
    void lua_insert(lua_State* L, int index); --将栈顶元素插入到该索引值指向的位置。
    void lua_replace(lua_State* L, int index); --弹出栈顶元素，并将该值设置到指定索引上。
    Lua还提供了一个宏用于弹出指定数量的元素：#define lua_pop(L,n)  lua_settop(L, -(n) - 1)  

[cpp] view plaincopy

1. int main()  
2. {  
3.     lua_State* L = luaL_newstate();  
4.     lua_pushboolean(L,1);  
5.     lua_pushnumber(L,10);  
6.     lua_pushnil(L);  
7.     lua_pushstring(L,"hello");  
8.     stackDump(L); //true 10 nil 'hello'  
9.   
10.     lua_pushvalue(L,-4);  
11.     stackDump(L); //true 10 nil 'hello' true  
12.   
13.     lua_replace(L,3);  
14.     stackDump(L); //true 10 true 'hello'  
15.   
16.     lua_settop(L,6);  
17.     stackDump(L); //true 10 true 'hello' nil nil  
18.   
19.     lua_remove(L,-3);  
20.     stackDump(L); //true 10 true nil nil  
21.   
22.     lua_settop(L,-5);  
23.     stackDump(L); //true  
24.   
25.     lua_close(L);  
26.     return 0;  
27. }  

11、C API中的错误处理：
    1). C程序调用Lua代码的错误处理：
    通常情况下，应用程序代码是以“无保护”模式运行的。因此，当Lua发现“内存不足”这类错误时，只能通过调用“紧急”函数来通知C语言程序，之后在结束应用程序。用户可通过lua_atpanic来设置自己的“紧急”函数。如果希望应用程序代码在发生Lua错误时不会退出，可通过调用lua_pcall函数以保护模式运行Lua代码。这样再发生内存错误时，lua_pcall会返回一个错误代码，并将解释器重置为一致的状态。如果要保护与Lua的C代码，可以使用lua_cpall函数，它将接受一个C函数作为参数，然后调用这个C函数。
    2). Lua调用C程序：
    通常而言，当一个被Lua调用的C函数检测到错误时，它就应该调用lua_error，该函数会清理Lua中所有需要清理的资源，然后跳转回发起执行的那个lua_pcall，并附上一条错误信息。