转自:http://cn.cocos2d-x.org/tutorial/show?ID=1474
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:
lua的栈类似于以下的定义,它是在创建lua_State的时候创建的:
TValue stack[max_stack_len] // 欲知内情可以查 lstate.c 的stack_init函数
存入栈的数据类型包括数值,字符串,指针,talbe,闭包等,下面是一个栈的例子:
执行下面的代码就可以让你的lua栈上呈现图中的情况
lua_pushcclosure(L,func,0) // 创建并压入一个闭包
lua_createtable(L,0) // 新建并压入一个表
lua_pushnumber(L,343) // 压入一个数字
lua_pushstring(L,“mystr”) // 压入一个字符串
这里要说明的是,你压入的类型有数值,表和闭包[在c中看来是不同类型的值],但是最后都是统一用TValue这种数据结构来保存的:),下面用图简单的说明一下这种数据结构:
TValue结构对应于lua中的所有数据类型,是一个{值,类型} 结构,这就lua中动态类型的实现,它把值和类型绑在一起,用tt记录value的类型,value是一个联合结构,由Value定义,可以看到这个联合有四个域,先说明简单的
p -- 可以存一个指针,实际上是lua中的light userdata结构
n -- 所有的数值存在这里,不过是int,还是float
b -- Boolean值存在这里,注意,lua_pushinteger不是存在这里,而是存在n中,b只存布尔
gc -- 其他诸如table,thread,closure,string需要内存管理垃圾回收的类型都存在这里
gc是一个指针,它可以指向的类型由联合体GCObject定义,从图中可以看出,有string,userdata,table,proto,upvalue,thread
从下面的图可以的得出如下结论:
1. lua中,number,boolean,nil,light userdata四种类型的值是直接存在栈上元素里的,和垃圾回收无关.
2. lua中,string,thread存在栈上元素里的只是指针,他们都会在生命周期结束后被垃圾回收.
二、堆栈的 *** 作
因为Lua与C/C++是通过栈来通信,Lua提供了C API对栈进行 *** 作。
我们先来看一个最简单的例子:
#include <iostream> #include <string.h> using namespace std; extern "C" { #include lua.h" #include lauxlib.hlualib.h" } voID main() { //1.创建一个state lua_State *L = luaL_newstate(); 2.入栈 *** 作 lua_pushstring(L,I am so cool~"); lua_pushnumber(L,20); 3.取值 *** 作 if( lua_isstring(L,128); line-height:1.5!important">1)){ 判断是否可以转为string cout<<lua_tostring(L,128); line-height:1.5!important">1)<<endl; 转为string并返回 } if( lua_isnumber(L,128); line-height:1.5!important">2)){ cout<<lua_tonumber(L,128); line-height:1.5!important">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。
其他一些栈 *** 作:
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,255); line-height:1.5!important">int IDx);将IDx索引上的值的副本压入栈顶 voID lua_remove (lua_State *L,0); line-height:1.5!important">移除IDx索引上的值 voID lua_insert (lua_State *L,0); line-height:1.5!important">d出栈顶元素,并插入索引IDx位置 voID lua_replace (lua_State *L,255); line-height:1.5!important">int IDx); d出栈顶元素,并替换索引IDx位置的值ua_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。
lua和c通信时有这样的约定: 所有的lua中的值由lua来管理,c++中产生的值lua不知道,类似表达了这样一种意思: "如果你(c/c++)想要什么,你告诉我(lua),我来产生,然后放到栈上,你只能通过api来 *** 作这个值,我只管我的世界",这个很重要,因为:
"如果你想要什么,你告诉我,我来产生"就可以保证,凡是lua中的变量,lua要负责这些变量的生命周期和垃圾回收,所以,必须由lua来创建这些值(在创建时就加入了生命周期管理要用到的簿记信息)
"然后放到栈上,你只能通过api来 *** 作这个值",lua api给c提供了一套完备的 *** 作界面,这个就相当于约定的通信协议,如果lua客户使用这个 *** 作界面,那么lua本身不会出现任何"意料之外"的错误.
"我只管我的世界"这句话体现了lua和c/c++作为两个不同系统的分界,c/c++中的值,lua是不知道的,lua只负责它的世界
现在有这样一个hello.lua 文件:
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:
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,0); line-height:1.5!important">hello.lua"); if(bRet) { cout<<load file error"<<endl; 3.运行Lua文件 bRet = lua_pcall(L,128); line-height:1.5!important">0,128); line-height:1.5!important">0); pcall error4.读取变量 lua_getglobal(L,0); line-height:1.5!important">strstring str = lua_tostring(L,-1); cout<<str = "<<str.c_str()<<endl; str = I am so cool~ 5.读取table lua_getglobal(L,0); line-height:1.5!important">tbl"); lua_getfield(L,-1,0); line-height:1.5!important">name"); str = lua_tostring(L,0); line-height:1.5!important">tbl:name = "<<str.c_str()<<endl; tbl:name = shun 6.读取函数 lua_getglobal(L,0); line-height:1.5!important">add"); 获取函数,压入栈中 lua_pushnumber(L,128); line-height:1.5!important">10); 压入第一个参数 lua_pushnumber(L,128); line-height:1.5!important">20); 压入第二个参数 int iRet= lua_pcall(L,128); line-height:1.5!important">2,128); line-height:1.5!important">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,128); line-height:1.5!important">1); cout << pErrorMsg << endl; lua_close(L); return ; } if (lua_isnumber(L,128); line-height:1.5!important">1)) 取值输出 { double fValue = lua_tonumber(L,128); line-height:1.5!important">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); 知道怎么读取后,我们来看下如何修改上面代码中table的值: 将需要设置的值设置到栈中 lua_pushstring(L,0); line-height:1.5!important">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,0); line-height:1.5!important">"); 我们还可以新建一个table:
创建一个新的table,并压入栈 lua_newtable(L); 往table中设置值 lua_pushstring(L,0); line-height:1.5!important">Give me a girl friend !"); 将值压入栈 lua_setfield(L,0); line-height:1.5!important">将值设置到table中,并将Give me a girl friend 出栈需要注意的是:堆栈 *** 作是基于栈顶的,就是说它只会去 *** 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:
lua_getglobal(L,0); line-height:1.5!important"> 获取函数,压入栈中 lua_pushnumber(L,0); line-height:1.5!important"> 压入第一个参数 lua_pushnumber(L,0); line-height:1.5!important"> 压入第二个参数 将2个参数出栈,函数出栈,压入函数返回结果 lua_pushstring(L,0); line-height:1.5!important">"); // lua_setfIEld(L,0); line-height:1.5!important">"); 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 *** 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)
lua value 和 c value的对应关系
c | lua | |
nil | 无 | {value=0,tt = t_nil} |
boolean | int 非0,0 | {value=非0/0, tt = t_boolean} |
number | int/float等 1.5 | {value=1.5,tt = t_number} |
lightuserdata | void*,int*,各种* point | {value=point,tt = t_lightuserdata} |
string | char str[] | {value=gco,tt = t_string} gco=TString obj |
table | 无 | {value=gco,tt = t_table} gco=Table obj |
userdata | 无 | {value=gco,tt = t_udata} gco=Udata obj |
closure | 无 | {value=gco,tt = t_function} gco=Closure obj |
可以看出来,lua中提供的一些类型和c中是对应的,也提供一些c中没有的类型. 其中有一些药特别的说明一下:
nil值,c中没有对应,但是可以通过lua_pushnil向lua中压入一个nil值
注意: lua_push*族函数都有"创建一个类型的值并压入"的语义,因为lua中所有的变量都是lua中创建并保存的,对于那些和c中有对应关系的lua类型,lua会通过api传来的附加参数,创建出对应类型的lua变量放在栈顶,对于c中没有对应类型的lua类型,lua直接创建出对应变量放在栈顶.
例如: lua_pushstring(L,“string”) lua根据"string"创建一个 TString obj,绑定到新分配的栈顶元素上
lua_pushcclosure(L,0) lua根据func创建一个 Closure obj,sans-serif; font-size:13px"> lua_pushnumber(L,5) lua直接修改新分配的栈顶元素,将5赋值到对应的域
lua_createtable(L,0)lua创建一个Tabke obj,sans-serif; font-size:13px"> 总之,这是一个 c value –> lua value的流向,不管是想把一个简单的5放入lua的世界,还是创建一个table,都会导致
1. 栈顶新分配元素 2. 绑定或赋值
还是为了重复一句话,一个c value入栈就是进入了lua的世界,lua会生成一个对应的结构并管理起来,从此就不再依赖这个c value
lua value –> c value时,是通过 lua_to* 族api实现,很简单,取出对应的c中的域的值就行了,只能转化那些c中有对应值的lua value,比如table就不能to c value,所以api中夜没有提供 lua_totable这样的接口.
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。
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:
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:
This is my function static int getTwoVar(lua_State *L) { 向函数栈中压入2个值 lua_pushnumber(L,128); line-height:1.5!important">10); lua_pushstring(L,0); line-height:1.5!important">hello"); return 2; } 在pmain函数中,luaL_openlibs函数后加入以下代码:注册函数 lua_pushcfunction(L,getTwoVar); 将函数放入栈中 lua_setglobal(L,0); line-height:1.5!important">getTwoVar"); 设置lua全局变量getTwoVar 通过查找lua.h/#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:
lua_register(L,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:
avg,sum = average(10,128); line-height:1.5!important">20
,128); line-height:1.5!important">30,128); line-height:1.5!important">40,128); line-height:1.5!important">50) print(The average is ",avg) The sum is 3.新建test.cpp如下: #include <stdio.h> " { #include " #include " } /* 指向Lua解释器的指针 */ lua_State* L; 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 返回返回值的个数 2; } int main ( int argc,255); line-height:1.5!important">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,0); line-height:1.5!important">average 运行脚本 */ luaL_dofile(L,0); line-height:1.5!important">avg.lua 清除Lua */ lua_close(L); 暂停 */ printf( Press enter to exit…" ); getchar(); 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。)
#pragma once " } #ifdef LUA_EXPORTS #define LUA_API __declspec(dllexport) #else #define LUA_API __declspec(dllimport) #endif " LUA_API int luaopen_mLualib(lua_State *L);定义导出函数 .cpp文件如下:#include <stdio.h> #include mLualib.h" int averageFunc(lua_State *L) { 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 2; 返回两个结果 } int sayHelloFunc(lua_State* L) { printf(Hello World!0; } struct luaL_Reg mylib[] = { {sayHello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,0); line-height:1.5!important">ss1; 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)
require mLualib" local ave,sum = ss.average(3,128); line-height:1.5!important">4,128); line-height:1.5!important">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。
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:
"这样子写的时候,Lua会这么干:
local path = mLualib.dll" local f = package.loadlib(path,0); line-height:1.5!important">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
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。
本文不涉及lua语法学习,如果有需要,请移步:http://book.luaer.cn/
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Lua系列教程:在C/C++程序里面嵌入Lua脚本
from: http://www.cnblogs.com/sevenyuan/p/4511808.HTML
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