Lua教程（二十）：Lua调用C函数

Lua可以调用C函数的能力将极大的提高Lua的可扩展性和可用性。对于有些和操作系统相关的功能，或者是对效率要求较高的模块，我们完全可以通过C函数来实现，之后再通过Lua调用指定的C函数。对于那些可被Lua调用的C函数而言，其接口必须遵循Lua要求的形式，即typedef int (*lua_CFunction)(lua_State* L)。简单说明一下，该函数类型仅仅包含一个表示Lua环境的指针作为其唯一的参数，实现者可以通过该指针进一步获取Lua代码中实际传入的参数。返回值是整型，表示该C函数将返回给Lua代码的返回值数量，如果没有返回值，则return 0即可。需要说明的是，C函数无法直接将真正的返回值返回给Lua代码，而是通过虚拟栈来传递Lua代码和C函数之间的调用参数和返回值的。这里我们将介绍两种Lua调用C函数的规则。

1. C函数作为应用程序的一部分。

代码如下：

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <lua.hpp>

#include <lauxlib.h>

#include <lualib.h>

//待Lua调用的C注册函数。

static int add2(lua_State* L)

{

    //检查栈中的参数是否合法，1表示Lua调用时的第一个参数(从左到右)，依此类推。

    //如果Lua代码在调用时传递的参数不为number，该函数将报错并终止程序的执行。

    double op1 = luaL_checknumber(L,1);

    double op2 = luaL_checknumber(L,2);

    //将函数的结果压入栈中。如果有多个返回值，可以在这里多次压入栈中。

    lua_pushnumber(L,op1 + op2);

    //返回值用于提示该C函数的返回值数量，即压入栈中的返回值数量。

    return 1;

}


//另一个待Lua调用的C注册函数。

static int sub2(lua_State* L)

{

    double op1 = luaL_checknumber(L,1);

    double op2 = luaL_checknumber(L,2);

    lua_pushnumber(L,op1 - op2);

    return 1;

}


const char* testfunc = "print(add2(1.0,2.0)) print(sub2(20.1,19))";


int main()

{

    lua_State* L = luaL_newstate();

    luaL_openlibs(L);

    //将指定的函数注册为Lua的全局函数变量，其中第一个字符串参数为Lua代码

    //在调用C函数时使用的全局函数名，第二个参数为实际C函数的指针。

    lua_register(L, "add2", add2);

    lua_register(L, "sub2", sub2);

    //在注册完所有的C函数之后，即可在Lua的代码块中使用这些已经注册的C函数了。

    if (luaL_dostring(L,testfunc))

        printf("Failed to invoke.\n");

    lua_close(L);

    return 0;

}

2. C函数库成为Lua的模块。

将包含C函数的代码生成库文件，如Linux的so，或Windows的DLL，同时拷贝到Lua代码所在的当前目录，或者是LUA_CPATH环境变量所指向的目录，以便于Lua解析器可以正确定位到他们。在我当前的Windows系统中，我将其copy到"C:\Program Files\Lua\5.1\clibs\"，这里包含了所有Lua可调用的C库。见如下C语言代码和关键性注释：

代码如下：

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <lua.hpp>

#include <lauxlib.h>

#include <lualib.h>

//待注册的C函数，该函数的声明形式在上面的例子中已经给出。

//需要说明的是，该函数必须以C的形式被导出，因此extern "C"是必须的。

//函数代码和上例相同，这里不再赘述。

extern "C" int add(lua_State* L) 

{

    double op1 = luaL_checknumber(L,1);

    double op2 = luaL_checknumber(L,2);

    lua_pushnumber(L,op1 + op2);

    return 1;

}


extern "C" int sub(lua_State* L)

{

    double op1 = luaL_checknumber(L,1);

    double op2 = luaL_checknumber(L,2);

    lua_pushnumber(L,op1 - op2);

    return 1;

}


//luaL_Reg结构体的第一个字段为字符串，在注册时用于通知Lua该函数的名字。

//第一个字段为C函数指针。

//结构体数组中的最后一个元素的两个字段均为NULL，用于提示Lua注册函数已经到达数组的末尾。

static luaL_Reg mylibs[] = { 

    {"add", add},

    {"sub", sub},

    {NULL, NULL} 

};


//该C库的唯一入口函数。其函数签名等同于上面的注册函数。见如下几点说明：

//1. 我们可以将该函数简单的理解为模块的工厂函数。

//2. 其函数名必须为luaopen_xxx，其中xxx表示library名称。Lua代码require "xxx"需要与之对应。

//3. 在luaL_register的调用中，其第一个字符串参数为模块名"xxx"，第二个参数为待注册函数的数组。

//4. 需要强调的是，所有需要用到"xxx"的代码，不论C还是Lua，都必须保持一致，这是Lua的约定，

//   否则将无法调用。

extern "C" __declspec(dllexport)

int luaopen_mytestlib(lua_State* L) 

{

    const char* libName = "mytestlib";

    luaL_register(L,libName,mylibs);

    return 1;

}

见如下Lua代码：

代码如下：

 require "mytestlib"  --指定包名称

 

 --在调用时，必须是package.function

 print(mytestlib.add(1.0,2.0))

 print(mytestlib.sub(20.1,19))