个人知识库
Agnes001
2021-01-17

Cpp与Lua联合编程

# C/C++应用场景

  • 嵌入式系统（物联网）
  • 网络游戏
  • 防火墙、杀毒软件
  • 人工智能
  • 工业级应用
  • 手机APP（高性能、高节能要求）
  • 云计算

# 为什么要 Lua+C/C++

  1. C++的缺点:编译慢，调试难，学习难度大
  2. Lua优点:
    • 最快的脚本语言
    • 可以编译调试
    • 与C/C++结合容易
    • Lua是对性能有要求的必备脚本

# 根据lua源代码生成

动态库 预处理器

WIN32
_DEBUG
LUA53_EXPORTS
_WINDOWS
_USRDLL

系统 _WINDOWS

可执行程序

WIN32
_DEBUG
_CONSOLE

系统 _CONSOLE

创建DLL项目，选择Release模式。

将解压后的src文件夹下所有.h和.c文件（lua.c,luac.c和其他格式文件都不要）拖进项目，

预处理器定义（宏定义）加上LUA_BUILD_AS_DLL

# 使用

#pragma comment(lib, "lua.lib")  
extern "C"  
{  
#include <lua.h>  
#include <lualib.h>  
#include <lauxlib.h>  
};

void TestLua();
 
int main()
{
    TestLua();
    return 0;
}
 
void TestLua()
{
    lua_State *L = luaL_newstate();
    luaopen_base(L); //
    luaopen_table(L); //
    luaopen_package(L); //
    luaopen_io(L); //
    luaopen_string(L); //
 
    luaL_openlibs(L); //打开以上所有的lib
 
    string str; 
 
    while (true)
    {
        cout << "请输入Lua代码:" << endl;
        getline(cin, str, '\n');
        if (luaL_loadstring(L, str.c_str())
            || lua_pcall(L, 0, 0, 0) )
        {
            const char * error = lua_tostring(L, -1) ;
            cout << string(error) << endl;
        }
    }
 
    lua_close(L);
}

// 在C++中，每个嵌入的lua的生命周期与各自的lua_State对象一一对应。通过luaL_newstate()方法，我们便创建了一个lua解释器。随后的几个luaopen_*方法，都是获取相应lua库的使用权，最后通过luaL_openlibs打开所拥有使用权的lua标准库。
// 通过luaL_loadstring，将所有代码读入lua，并且检查代码是否有语法错误。然后通过lua_pcall，运行代码，将所有的全局变量保存在L中。通过读取、运行这两步，我们就建立起一个自己的lua解释器了。
// 将lua作为配置文件，从文件读取lua代码，流程与之前的示例一样，仅是将luaL_loadstring()换成luaL_loadfile()即可。

# C与Lua的交互机制

正数索引和负数索引，从而使-1总是代表栈顶元素的索引，1总是代表栈底元素的索引

交互基本原理：

当C要调用Lua数据时，Lua把值压入栈中，C再从栈中取值；

当Lua调用C数据时，C要将数据压入栈中，让Lua从栈中取值。

交互值时大部分可以按上面的互相传输，但是交互函数稍微更复杂：

当C要调用Lua函数时，Lua先将Lua函数压入栈中，C再将数据（作为参数）继续压入栈中，

然后用API调用栈上的lua函数+参数，调用完后，Lua函数和参数都会出栈，而函数计算后的返还值会压入栈中。

当Lua要调用C函数时，需要通过API注册符合lua规范的C函数，来让Lua知道该C函数的定义。

# lua API函数总结

# 将Lua脚本里的变量压入栈中

// 根据name获取某个全局变量，压入栈顶
int lua_getglobal(lua_State *L, const char *name);

// 根据name获取index索引的table元素里的某个变量，压入栈顶
int lua_getfield(lua_State *L, int index, const char *name);
// 以k所在栈中的索引(idx)作为参数，取得k对应的值并压入栈顶
void lua_getfield(lua_State *L, int idx, const char *k)
// lua_getfield必须为字符串键
// lua_getglobal(L, "mytable") <== push mytable
// lua_getfield(L, -1, "x")    <== push mytable["x"]，作用同下面两行调用
// --lua_pushstring(L, "x")    <== push key "x"
// --lua_gettable(L,-2)        <== pop key "x", push mytable["x"]

// 将t[k]的值压入栈。t是栈中位于参数index所指向的位置，k为栈顶的值。此函数调用后，将会把栈顶的k的值出栈，将返回的结果放入栈顶。在lua中，这个调用将会触发metamethod的“index”事件。
// idx指向表在栈中的位置，弹出栈顶的key取得表中的值并压入栈顶,此函数与lua_rawget的区别在于此函数会调用metatable的方法
void lua_gettable(lua_State *L, int idx);
// lua_gettable简单理解
// lua_getglobal(L, "mytable") <== push mytable
// lua_pushnumber(L, 1)        <== push key 1
// lua_gettable(L, -2)         <== pop key 1, push mytable[1]

# 将C变量压入栈中

//将数字压入栈顶
void lua_pushnumber(lua_State *L,double number);
//将字符串压入栈顶
const char *lua_pushstring(lua_State *L, const char *str);
// lua_setglobal来用一个名字引用栈顶的值。

# 将栈中某个位置的元素提取成C变量

//将index索引的元素以数字的形式提取
double lua_tonumber(lua_State *L, int index);
//将index索引的元素以字符串的形式提取，返还
const char* lua_tostring(lua_State *L, int index);

# 利用栈调用lua函数

// 调用lua函数，arguNum是参数的个数，returnNum是返还值的个数，errorHandleIndex是函数调用错误时会另外调用的错误处理函数的索引（0视为无）
// 调用前要求：依次压入 lua函数元素，第1个参数元素，第2个参数元素....
// 调用后：调用的lua函数元素和所有参数元素 会在栈里被清理掉，并且若干个返还值元素将压入栈顶
// lua_pcall()内部调用的是lua_call()
// void lua_call(lua_State *L, int nargs, int nresults)
// 首先，被调用的函数要被压入栈，该函数的参数要按照直接的顺序压入栈。第一个参数要第一个入栈，以此类推。最终你调用lua_call。nargs参数表示你压入栈中的参数个数。该函数及其所有的参数在被调用的时候都会从栈中弹出。函数的返回值将会在函数返回的时候压入栈中。返回值的个数用nresults这个参数来调整，除非传入的是LUA_MULTRET（注：即-1）。在这种情况下，函数的全部返回值都会入栈。lua会处理栈的空间，以使所有的返回值都有充足的栈空间。所有的返回值是以直接入栈的顺序压栈的（即第一返回值先入，依次类推），所以经过调用后，最后一个返回值在栈顶。
int lua_pcall(lua_State *L, int arguNum, int returnNum, int errorHandleIndex);

# 以下函数用于判断栈内某处值的类型

// 判断是，返回0
// 栈idx处的值是否是实数
int (lua_isnumber) (lua_State *L, int idx)
// 栈idx处的值是否是字符串      
int (lua_isstring) (lua_State *L, int idx)
// 栈idx处的值是否是函数       
int (lua_iscfunction) (lua_State *L, int idx)
// 栈idx处的值是否是二进制数据
int (lua_isuserdata) (lua_State *L, int idx)
// 取得栈idx处的值的类型       
int (lua_type) (lua_State *L, int idx)
// 将类型转换成C字符串
const char *(lua_typename) (lua_State *L, int tp)
// 栈内两个值是否相等，类型和值都需要相等才返回真       
int (lua_equal) (lua_State *L, int idx1, int idx2)
// 栈内两个对象是否相等，如果是对象时所指对象相同也算相等       
int (lua_rawequal) (lua_State *L, int idx1, int idx2)
// 栈内两个值的大小,idx1处的值是否小于idx2处的值     
int (lua_lessthan) (lua_State *L, int idx1, int idx2)

# 以下函数往栈顶压入一个C值

// 往栈顶压入一个NIL值
void (lua_pushnil) (lua_State *L)
// 往栈顶压入一个实数        
void (lua_pushnumber) (lua_State *L, lua_Number n)
// 往栈顶压入一个整数        
void (lua_pushinteger) (lua_State *L, lua_Integer n)
// 往栈顶压入一个二进制串        
void (lua_pushlstring) (lua_State *L, const char *s, size_t l)
// 往栈顶压入一个字符串        
void (lua_pushstring) (lua_State *L, const char *s)
// 往栈顶压入一个格式化串，不过argp是变参        
const char *(lua_pushvfstring) (lua_State *L, const char *fmt, va_list argp)
// 往栈顶压入一个格式化串        
const char *(lua_pushfstring) (lua_State *L, const char *fmt, ...)
// 压入一个函数        
void (lua_pushcclosure) (lua_State *L, lua_CFunction fn, int n)
// 往栈顶压入一个bool类型        
void (lua_pushboolean) (lua_State *L, int b)
// 往栈顶压入一个数组，数组的内存块指向p        
void (lua_pushlightuserdata) (lua_State *L, void *p)
// 将一个C函数入栈。这个函数接受一个C函数指针，将其压入作为一个Lua的function类型值压入栈，当这个值被调用时，Lua将调用该值对应的C函数。所有注册在Lua中的C函数必须遵守一个正确的协议来接受参数和返回返回值（查看lua_CFunction）。
void lua_pushcfuntion(lua_State *L, luaCFunction f)
// 为了正确的与Lua交互，必须遵守如下协议，该协议定义了参数和返回值的传递方式：一个C函数从Lua的栈中以直接（左边的参数先入栈）顺序来接收参数。因此，当该函数的调用开始时，lua_gettop(L) 得到用来调用该函数的参数个数（注：lua_gettop的作用是得到栈的栈顶元素的索引，即栈的长度）。第一个参数（如果有的话）的值索引为1，最后一个参数的值索引为lua_gettop(L)。为了将返回值返回给Lua，C函数将所有的返回值以直接的顺序（第一个返回值先入栈，以此类推）全部压入栈中，然后将返回值的个数作为值返回（注：此处的返回是return之意，不是传递到Lua中）。所有栈中其他的在返回值个数之下的索引对应的值会被Lua忽略掉，被Lua调用的C函数能传递多个值返回给Lua。
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