Lua和C++交互总结（很详细）

来源：互联网发布：sql偏移注入编辑：程序博客网时间：2024/04/29 23:41

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：

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：

[cpp] view plaincopy
#include <iostream>  
#include <string.h>  
using namespace std;  
  
extern "C"  
{  
    #include "lua.h"  
    #include "lauxlib.h"  
    #include "lualib.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,1)){             //判断是否可以转为string  
        cout<<lua_tostring(L,1)<<endl;  //转为string并返回  
    }  
    if( lua_isnumber(L,2)){  
        cout<<lua_tonumber(L,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。

如果对extern "C"不熟悉的可以点击这里：http://blog.csdn.net/shun_fzll/article/details/39078971。

其他一些栈操作：

[cpp] view plaincopy
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, int idx);//将idx索引上的值的副本压入栈顶  
void  lua_remove (lua_State *L, int idx);   //移除idx索引上的值  
void  lua_insert (lua_State *L, int idx);   //弹出栈顶元素，并插入索引idx位置  
void  lua_replace (lua_State *L, int idx);  //弹出栈顶元素，并替换索引idx位置的值  

lua_settop将栈顶设置为一个指定的位置，即修改栈中元素的数量。如果值比原栈顶高，则高的部分nil补足，如果值比原栈低，则原栈高出的部分舍弃。

所以可以用lua_settop(0)来清空栈。

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。

现在有这样一个hello.lua 文件：

[cpp] view plaincopy
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：

[cpp] view plaincopy
#include <iostream>  
#include <string.h>  
using namespace std;  
  
extern "C"  
{  
    #include "lua.h"  
    #include "lauxlib.h"  
    #include "lualib.h"  
}  
void main()  
{  
    //1.创建Lua状态  
    lua_State *L = luaL_newstate();  
    if (L == NULL)  
    {  
        return ;  
    }  
  
    //2.加载lua文件  
    int bRet = luaL_loadfile(L,"hello.lua");  
    if(bRet)  
    {  
        cout<<"load file error"<<endl;  
        return ;  
    }  
  
    //3.运行lua文件  
    bRet = lua_pcall(L,0,0,0);  
    if(bRet)  
    {  
        cout<<"pcall error"<<endl;  
        return ;  
    }  
  
    //4.读取变量  
    lua_getglobal(L,"str");  
    string str = lua_tostring(L,-1);  
    cout<<"str = "<<str.c_str()<<endl;        //str = I am so cool~  
  
    //5.读取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.读取函数  
    lua_getglobal(L, "add");        // 获取函数，压入栈中  
    lua_pushnumber(L, 10);          // 压入第一个参数  
    lua_pushnumber(L, 20);          // 压入第二个参数  
    int iRet= lua_pcall(L, 2, 1, 0);// 调用函数，调用完成以后，会将返回值压入栈中，2表示参数个数，1表示返回结果个数。  
    if (iRet)                       // 调用出错  
    {  
        const char *pErrorMsg = lua_tostring(L, -1);  
        cout << pErrorMsg << endl;  
        lua_close(L);  
        return ;  
    }  
    if (lua_isnumber(L, -1))        //取值输出  
    {  
        double fValue = lua_tonumber(L, -1);  
        cout << "Result is " << fValue << endl;  
    }  
  
    //至此，栈中的情况是：  
    //=================== 栈顶 ===================   
    //  索引  类型      值  
    //   4   int：      30   
    //   3   string：   shun   
    //   2   table:     tbl  
    //   1   string:    I am so cool~  
    //=================== 栈底 ===================   
  
    //7.关闭state  
    lua_close(L);  
    return ;  
}  

知道怎么读取后，我们来看下如何修改上面代码中table的值：

[cpp] view plaincopy
// 将需要设置的值设置到栈中  
lua_pushstring(L, "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, 2, "name");  

我们还可以新建一个table：

[cpp] view plaincopy
// 创建一个新的table，并压入栈  
lua_newtable(L);  
// 往table中设置值  
lua_pushstring(L, "Give me a girl friend !"); //将值压入栈  
lua_setfield(L, -2, "str"); //将值设置到table中，并将Give me a girl friend 出栈  

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：

[cpp] view plaincopy
lua_getglobal(L, "add");        // 获取函数，压入栈中  
lua_pushnumber(L, 10);          // 压入第一个参数  
lua_pushnumber(L, 20);          // 压入第二个参数  
int iRet= lua_pcall(L, 2, 1, 0);// 将2个参数出栈，函数出栈，压入函数返回结果  
  
lua_pushstring(L, "我是一个大帅锅～");  //   
lua_setfield(L, 2, "name");             // 会将"我是一个大帅锅～"出栈  

另外补充一下：

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)

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。
也许你用的是lua for windows集成环境，没关系，不会编译lua可以参考这篇：http://blog.csdn.net/snlscript/article/details/15533373

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：

[cpp] view plaincopy
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：

[cpp] view plaincopy
// This is my function  
static int getTwoVar(lua_State *L)  
{  
    // 向函数栈中压入2个值  
    lua_pushnumber(L, 10);  
    lua_pushstring(L,"hello");  
  
    return 2;  
}  

在pmain函数中，luaL_openlibs函数后加入以下代码：

[cpp] view plaincopy
//注册函数  
lua_pushcfunction(L, getTwoVar); //将函数放入栈中  
lua_setglobal(L, "getTwoVar");   //设置lua全局变量getTwoVar  

通过查找lua.h

[cpp] view plaincopy
/#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：

[cpp] view plaincopy
lua_register(L,"getTwoVar",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：

[cpp] view plaincopy
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：

[cpp] view plaincopy
#include <stdio.h>  
  
extern "C" {  
#include "lua.h"  
#include "lualib.h"  
#include "lauxlib.h"  
}  
  
/* 指向Lua解释器的指针 */  
lua_State* L;  
static 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 */  
    lua_pushnumber(L, sum);  
    /* 返回返回值的个数 */  
    return 2;  
}  
  
int main ( int argc, 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, "average", average);  
    /* 运行脚本 */  
    luaL_dofile(L, "avg.lua");  
    /* 清除Lua */  
    lua_close(L);  
  
    /* 暂停 */  
    printf( "Press enter to exit…" );  
    getchar();  
    return 0;  
}  

执行一下，我们可以得到结果：

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。）

[cpp] view plaincopy
#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);//定义导出函数  

.cpp文件如下：

[cpp] view plaincopy
#include <stdio.h>  
#include "mLualib.h"  
  
static int averageFunc(lua_State *L)  
{  
    int n = lua_gettop(L);  
    double sum = 0;  
    int i;  
  
    /* 循环求参数之和 */  
    for (i = 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  
  
    return 2;                       //返回两个结果  
}  
  
static int sayHelloFunc(lua_State* L)  
{  
    printf("hello world!");  
    return 0;  
}  
  
static const struct luaL_Reg myLib[] =   
{  
    {"average", averageFunc},  
    {"sayHello", sayHelloFunc},  
    {NULL, NULL}       //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, "ss", myLib);  
    return 1;       // 把myLib表压入了栈中，所以就需要返回1  
}  

不理解没关系，我们先编译它，然后新建一个lua文件，在lua中我们这样子来调用：（调用之前记得把dll文件复制到lua文件目录下）

[cpp] view plaincopy
require "mLualib"  
local ave,sum = ss.average(1,2,3,4,5)//参数对应堆栈中的数据  
print(ave,sum)  -- 3 15  
ss.sayHello()   -- hello world!  

成功调用了有木有？我们看到了输出信息。（木有成功你留言，我教你！）

至此都发生了什么呢？梳理一下：

1.我们编写了averageFunc求平均值和sayHelloFunc函数，
2.然后把函数封装myLib数组里面，类型必须是luaL_Reg
3.由luaopen_mLualib函数导出并在lua中注册这两个函数。

那么为什么要这样子写呢？实际上当我们在lua中：

[cpp] view plaincopy
require "mLualib"  

这样子写的时候，lua会这么干：

[cpp] view plaincopy
local path = "mLualib.dll"    
local f = package.loadlib(path,"luaopen_mLualib")   -- 返回luaopen_mLualib函数  
f()                                                 -- 执行  

所以当我们在编写一个这样的模块的时候，编写luaopen_xxx导出函数的时候，xxx最好是和项目名一样（因为项目名和dll一样）。

需要注意的是：函数参数里的lua_State是私有的，每一个函数都有自己的栈。当一个c/c++函数把返回值压入Lua栈以后，该栈会自动被清空。

五.总结

这篇文章花了好几天才整理的，最后总结一下就是：

lua和c++是通过一个虚拟栈来交互的。

c++调用lua实际上是：由c++先把数据放入栈中，由lua去栈中取数据，然后返回数据对应的值到栈顶，再由栈顶返回c++。

lua调c++也一样：先编写自己的c模块，然后注册函数到lua解释器中，然后由lua去调用这个模块的函数。

转载请注明出处：http://blog.csdn.net/shun_fzll/article/details/39120965

1 0