使用C语言构建Lua库

news2024/9/22 21:21:24

Lua 本身是用 C 语言编写的，因此使用 C 编写扩展可以更好地与 Lua 引擎集成，减少性能瓶颈，同时C 语言提供了对底层硬件和操作系统功能的直接访问能力，让 Lua 可以通过 C 扩展来实现对文件系统、网络等高级功能的支持。因为C 语言非常适合模块化编程，可以很容易地将复杂的 Lua 功能拆分成多个模块或库。

举个例子，某个lua脚本需要一个计算连续差值最大和的功能，可以使用C语言编写出一个Lua库，随后在Lua脚本中导入并使用这个库。

先附上C语言实现此功能的代码：

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <math.h>  
  
int maxDifferenceSum(int arr[], int n) {  
    int maxSum = 0;  
    for (int i = 0; i < n; i++) {  
        int currentSum = 0;  
        for (int j = i; j < n - 1; j++) {  
            currentSum += abs(arr[j] - arr[j + 1]);  
            if (currentSum > maxSum) {  
                maxSum = currentSum;  
            }  
        }  
    }  
    return maxSum;  
}  
  
int main() {    
    int n;  
    printf("请输入数组元素的数量: ");  
    scanf("%d", &n);  
  
    // 动态分配数组内存  
    int *arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));  
    if (arr == NULL) {  
        printf("内存分配失败！\n");  
        return 1;  
    }  
  
    printf("请输入 %d 个整数：\n", n);  
    for (int i = 0; i < n; i++) {  
        scanf("%d", &arr[i]);  
    }  
  
    int result = maxDifferenceSum(arr, n);    
    printf("连续差值的最大和为: %d\n", result);    
    // 释放动态分配的内存  
    free(arr);  
  
    return 0;    
}

运行结果如下：

这里因为需要构建lua库，所以需要更改格式，将代码转换成功能函数格式，修改完的代码如下：

导入Lua头文件和VS Code调试、编译部分可以参考：在C/C++中嵌入Lua代码及使用VS Code调试-CSDN博客

#include <lua.h>  
#include <lauxlib.h>  
#include <lualib.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <math.h>  
  
static int maxDifferenceSum(lua_State *L) {  
    int n = luaL_checkinteger(L, 2);  
    lua_Integer *arr = malloc(n * sizeof(lua_Integer));  
    for (int i = 0; i < n; i++) {  
        lua_rawgeti(L, 1, i + 1);  
        arr[i] = lua_tointeger(L, -1);  
        lua_pop(L, 1);  
    }  
  
    int maxSum = 0;  
    for (int i = 0; i < n; i++) {  
        int currentSum = 0;  
        for (int j = i; j < n - 1; j++) {  
            currentSum += abs(arr[j] - arr[j + 1]);  
            if (currentSum > maxSum) {  
                maxSum = currentSum;  
            }  
        }  
    }  
  
    free(arr);  
    lua_pushinteger(L, maxSum);  
    return 1;  
}
  
static const struct luaL_Reg maxdiffsumlib[] = {  
    {"maxDifferenceSum", maxDifferenceSum},  
    {NULL, NULL}  // 必须以NULL结尾  
};  
  
int luaopen_maxdiffsum(lua_State *L) {  
    luaL_newlib(L, maxdiffsumlib);  
    return 1;  
}

随后编译代码为.so文件，方便Lua脚本导入：

gcc -shared -fPIC -o maxdiffsum.so -I/usr/include/lua5.4 test.c -llua5.4

库编译完成后个人推荐编写一个自建库的使用手册，方便以后调整及使用，使用VS Code插件编写的，写起来很快很方便

接下来即可在Lua脚本中导入编写好的库了，我在项目文件夹中新建了一个名为“include”的文件用于存放自己建立的lua库（非必要），直接将库的.so文件与lua脚本可以不用添加模块路径，但脚本文件或库多了以后会比较难受。

lua代码如下：

-- 添加模块路径
local cpath = package.cpath
package.cpath = cpath .. ";".."./include/maxdiffsum.so"

-- 导入自己制作的maxdiffsum模块
local maxdiffsum = require("maxdiffsum")

-- 使用 io.read() 从用户输入读取数组元素
io.write("请输入一个数字序列，用逗号分隔: ")
local input = io.read()
-- 将输入字符串分割成数组
local arr = {}
for num in string.gmatch(input, "%-?%d+") do
    table.insert(arr, tonumber(num))
end
-- 计算连续差值的最大和
local result = maxdiffsum.maxDifferenceSum(arr, #arr)

-- 输出结果
print("连续差值的最大和为: " .. result)

运行成功：