Lua —— 輕量小巧腳本語言，支持與C相互調(diào)用

Lua 語言 logo

Lua 是巴西里約熱內(nèi)盧天主教大學(xué)（Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro）里的一個研究小組于 1993 年開發(fā)。

Lua 用標(biāo)準(zhǔn) C 語言編寫并開放源代碼。

優(yōu)勢：

• 輕量級：使用標(biāo)準(zhǔn)C語言編寫，編譯后僅僅100k+，可以很方便地加入嵌入式程序中。
• 可擴展：Lua 提供非常易于使用的擴展接口和機制。由宿主語言（通常是 C、C++）提供功能，Lua 如同內(nèi)置功能一樣進(jìn)行調(diào)用。
• 支持面向過程編程和函數(shù)式編程
• 自動內(nèi)存管理。只提供一種通用類型的表（table），可以用來實現(xiàn)數(shù)組，哈希表，集合，對象等。
• 提供多線程（協(xié)同進(jìn)程）支持

但 Lua 目前沒有提供強大的庫，不適合作為開發(fā)獨立應(yīng)用程序的語言使用。

Lua 數(shù)據(jù)類型

測試數(shù)據(jù)類型（使用 type ）：

print(type("Hello world"))      --> string
print(type(10.4*3))             --> number
print(type(2))                  --> number
print(type(3.14))               --> number
print(type(print))              --> function
print(type(type))               --> function
print(type(true))               --> boolean
print(type(nil))                --> nil
print(type(type(nil)))          --> string

Lua 與 C 語言的交互

Lua 能與 C 語言交互是其最大的魅力之一。

運用 C 的庫擴展了其強大的功能。

C 與 Lua 交互的部分稱為 C API。C API 是一個 C 代碼與 Lua 進(jìn)行交互的函數(shù)集。主要組成部分為：

• 讀寫 Lua 全局變量的函數(shù)
• 調(diào)用 Lua 函數(shù)的函數(shù)
• 運行 Lua 代碼片段的函數(shù)
• 注冊 C 函數(shù)然后可以在 Lua 中被調(diào)用的函數(shù)

C 與 Lua 之間采用一個虛擬的棧進(jìn)行通信，這樣巧妙地解決了數(shù)據(jù)類型匹配問題和內(nèi)存管理不一致的問題。

所有 C 與 Lua 之間的數(shù)據(jù)交換也都通過這個棧來完成。

Lua 以一個嚴(yán)格的 LIFO （后進(jìn)先出）規(guī)則來操作棧。

1. C 調(diào)用 Lua

初始化和結(jié)束接口。

lua_State *L = lua_open();    // 創(chuàng)建 lua_State 堆棧（用于交換數(shù)據(jù)）。
luaL_openlibs(L);             // 初始化堆棧

...

lua_close(L);                 // 釋放

C 與 Lua 的交互方式可以是通過 luaL_dostring （直接運行 Lua 代碼）或 luaL_dofile （直接運行 Lua 文件）。

如 Lua 文件

// 文件名： test_lua.lua
print("This is Lua !")

可以執(zhí)行：

// 可以直接執(zhí)行代碼
const char * buf = "print("This is Lua !")";
luaL_dostring(L, buf);

// 也可以直接執(zhí)行文件
luaL_dofile(L, "test_lua.lua");

由于沒有 include Lua 文件的機制。

如果需要訪問 Lua 文件內(nèi)的數(shù)據(jù)或接口，需要調(diào)用 luaL_loadfile 加載 Lua 文件，后續(xù)才能進(jìn)行讀取接口或數(shù)據(jù)。

下面以讀取 test_lua.lua 文件為例：

int main()
{
    lua_State *L = lua_open();        // 創(chuàng)建 lua_State 堆棧（用于交換數(shù)據(jù)）。
    luaL_openlibs(L);                 // 初始化堆棧

    if(luaL_loadfile(L, filename))    // 返回 1 則加載出錯
    {
        return -1;
    }
    
    ...

    lua_close(L);                     // 釋放
    return 0;
}

調(diào)用 Lua 函數(shù)的方法

Lua 代碼：

function add(a, b, c)
    local sum=a+b
    return sum,c
end

C 調(diào)用 Lua 函數(shù)：

lua_getglobal(L, "add");                      // 在Lua中，函數(shù)等同于變量，所以你可以這樣來取得這個函數(shù)
lua_pushnumber(L, 100);                       // 將參數(shù)壓棧，對應(yīng) a
lua_pushnumber(L, 20);                        // 將參數(shù)壓棧，對應(yīng) b
lua_pushstring(L, "test add function");       // 將參數(shù)壓棧，對應(yīng) c

lua_pcall(L, 3, 2, 0);                        // 調(diào)用函數(shù)，3個參數(shù)，2個返回值，錯誤處理函數(shù)（0表示沒有，其它表示處理函數(shù)在棧的索引）。

const char * result1 = lua_tostring(L, -1);   // 返回值，對應(yīng)返回的 c （按返回值入棧順序，先是 sum, 后是 c, 所以 c 的順序為 -1）
int result2 = lua_tonumber(L, -2);            // 返回值，對應(yīng)返回的 sum

2. Lua 調(diào)用 C

C 函數(shù)：

int lua_strlen(lua_State *L)                    // Lua 用棧進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，所以參數(shù)用棧就可以了
{
    const char * ptr = lua_tostring(L, -1);     // 獲取輸入的第一個參數(shù)
    int len = strlen(ptr);                      // 計算字符串長度
    lua_pushnumber(L, len);                     // 計算結(jié)果入棧
    return 1;
}

int main()
{
    lua_State *L = lua_open();
    luaL_openlibs(L);

    ...

    lua_register(L, "lua_strlen", lua_strlen);  // 需要注冊一下，聲明暴露給 Lua 調(diào)用的接口和名稱。

    ...

    lua_close(L);
    return 0;
}

Lua 調(diào)用文件：

function calc_length(s)
    local len=lua_strlen(s)
    return len
end

附錄：C API 一些接口說明