前言 本篇在讲什么 C/C++和Lua的相互调用 本篇适合什么 适合初学Lua的小白 适合需要C/C++和lua结合开发的人 本篇需要什么 对Lua语法有简单认知 对C/C++语法有简单认知 依赖Lua5.1的环境 依赖VS 2017编辑器 本篇的特色 具有全流程的图文教学 重实践，轻理论，快速上手 提供全流程的源码内容

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♠ 为什么C/C++和Lua可以相互调用

Lua运行的解释器是用Lua标准库实现的独立解释器，所以Lua是一种嵌入型语言，可以被当做库来拓展其他应用

Lua可以通过固定的C API实现和C语言的交互

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♠ 为什么要C/C++和Lua相互调用

Lua作为脚本语言，不需要预先编译，加上其语法简单扩展性强的特点，尝尝作为胶水去完成其他应用的拓展，例如常见使用Lua作为热更的解决方案

Lua存在自身的局限性，通过调用C/C++编写的外部库，可以实现Lua不方便实现的功能，或实现效率更高的方式

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♠ Lua的C API

C API是一个函数、常量和类型组成的集合，有了它，C语言代码就能与Lua语言交互
C API包括读写Lua全局变量的函数、调用Lua函数的函数、运行Lua代码段的函数，以及注册C函数（以便于其后可被Lua代码调用）的函数等
通过调用C API, C代码几乎可以做到Lua代码能够做的所有事情

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♥ 加载标准库

如果你本地安装有Lua环境，可以很简单的在项目内加载Lua的标准库，下面文章可以了解如何在vs中引入lua的标准库

VIsual Studio内引用Lua解释器，编译Lua源码，执行Lua脚本

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♠ C++和Lua的相互调用

我们尝试性的使用C++去加载一个lua文件，并一点点去解释和理解其中每个步骤的作用

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♥ 数据交换

首先我们需要知道的是Lua和C之间的通信通过虚拟栈(stack)
当我们想要从Lua获取一个值（例如一个全局变量）时，会经过以下过程

• C获取Lua的值

需要调用Lua将指定的值压入栈中，C再去栈中获取

• Lua获取C的值

首先通过C将这个值压入栈，然后调用Lua将其从栈中弹出即可

如上图所示，交换数据都需要经过这个中间栈，数据交换的过程，就是入栈出栈的过程

栈的索引可以通过正数和负数表示，正数栈底索引1，负数栈顶为-1

C API提供了完善的接口让我们去操作对栈内数据的处理

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♥ 执行Lua脚本

下面代码通过C++执行了一个名为Test.lua的Lua脚本

#include <iostream>

extern "C" {
	#include "lua.h"
	#include "lualib.h"
	#include "lauxlib.h"
}

int main()
{
	lua_State *L = luaL_newstate();
	luaL_openlibs(L);
	luaL_dofile(L, "Test.lua");   // 读取Lua文件，并压入栈内
	lua_close(L);                 // 关闭lua环境
	return 0;
}

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♣ 引入头文件

lua.h、lualib.h、lauxlib.h三个头文件，是Lua标准库下调用Lua接口的文件

• lua.h

头文件lua.h声明了Lua提供的基础函数
包括创建新Lua环境的函数、调用Lua函数的函数、读写环境中的全局变量的函数，以及注册供Lua语言调用的新函数的函数等
lua.h声明的所有内容都有一个前缀lua_(例如lua_pcall)

简单的理解，所有外部调用Lua和Lua调用外部都是使用lua.h内接口对应的功能

• lualib.h

头文件lauxlib.h声明了辅助库所提供的函数
辅助库使用lua.h提供的基础API来提供更高层次的抽象，特别是对标准库用到的相关机制进行抽象
其中所有的声明均以luaL_开头(例如lual_loadstring)

简单的理解，lauxlib.h是对lua.h提供功能的封装

• lauxlib.h

所有lua相关功能以单独的包存在(例如io、math)
lua运行环境创建后，不包含任何预定义的函数
需要用到哪些功能通过lauxlib.h内的接口注册

简单的理解，lua运行环境初始时没有任何功能的，想用啥功能，用lauxlib.h注册一下才能用

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♣ Lua的虚拟机

我们通过luaL_newstate()方法创建了一个Lua虚拟机

lua_State *L = luaL_newstate();

lua_State是一个结构体，存储了一个Lua程序的执行状态信息，Lua和C程序通信的栈就存储在其中

注：这里先知道他是干嘛的就行了，后面有机会我们再去分析Lua的源码

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♣ 注册库

上文我们已经提到了，Lua新创建的环境中是没有任何函数定义的，我们需要注册，luaL_openlibs方法就是打开所有的标准库以供使用

luaL_openlibs(L);

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♥ C++和Lua的数据交互

上文我们已经说到，二者通信是通过栈，接下来我们具体分析一下都需要哪些操作

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♣ C++调用Lua方法传递参数

我们先写一段简单的lua代码，一句输出，一个可以将参数输出的方法print_parm

我们C++加载逻辑如下图，在第一个例子的基础上稍作修改，运行后成功的输出了第二张图的效果

调用Lua一共经历了下面几个步骤

• 第一步：加载脚本，接口luaL_dofile可以供我们加载lua脚本

参数1：创建好的lua_State
参数2：Lua脚本的路径

luaL_dofile(L, "Test.lua");

• 第二步：获取函数，接口lua_getglobal可以供我们获取已经加载好的Lua脚本内的全局字段，获取后会压入栈

参数1：创建好的lua_State
参数2：Lua中的全局变量

lua_getglobal(L, "print_parm");	

• 第三步：参数压入栈，接口lua_pushxxx可以供我们将Lua函数需要的参数压入到栈中

参数1：创建好的lua_State
参数2：具体对应类型的参数值

lua_pushnumber(L, 10);				
lua_pushstring(L, "我真帅");		
lua_pushboolean(L, true);	

经历了上述三个步骤之后，我们的栈会变成下图的样子

• 第四步：调用Lua函数，接口lua_pcall调用我们之前压入栈中的Lua函数

参数1：创建好的lua_State
参数2：函数需要的参数数量
参数3：Lua函数的返回值数量
参数4：错误处理函数，成功返回0，失败返回错误码

lua_pcall(L, 3, 0, 0);	

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♣ Lua调用C++方法

这一块我们看如何在Lua内调用已经写好的方法，这一次先写C++代码，如下图所示

然后再写一段Lua程序，程序内调用addNum方法，将参数相加后输出，执行后入下2图显示的输出效果

其中需要重点介绍的步骤如下

• 第一步：准备函数，我们需要预先准备一个要给Lua使用的方法，参数必须是lua_State的实例

int AddNum(lua_State *L)
{
	int n1 = lua_tonumber(L, -1);
	int n2 = lua_tonumber(L, -2);

	lua_pushnumber(L, n1+n2);
	return 1;
}

• 第二步：注册方法，一定要在加载Lua脚本前通过接口lua_register将函数进行注册

lua_register(L, "addNum", AddNum);

参数1：创建好的lua_State
参数2：给Lua映射的方法名
参数3：注册的C++方法名

• 第三步：在Lua中执行方法，在Lua中要使用刚才lua_register方法第二个参数映射的名字来调用方法

num = addNum(10, 15)

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♠ C API一些常见函数

上文中我们已经用到了很多去操作数据交换和注册方法的函数，下面我们分类列举一些常用的接口

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♥ 压入数据

我们已经了解到了C/C++和Lua的相互调用都是通过栈进行的，其中必不可少的操作就是向栈中压入数据

下面我们列举向栈中压入不同数据的方法

函数名	功能
lua_pushnil	压入常量nil
lua_pushboolean	压入bool值
lua_pushnumber	压入双精度浮点值
lua_pushinteger	压入整型
lua_pushlstring	压入字符串非\0结尾
lua_pushstring	压入字符串\0结尾

int lua_checkstack ( lua_State *L, int sz);

注：栈中至少会有20个空闲的位置，一般情况下够用，特殊情况使用接口lua_checkstack看是否有足够空间

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♥ 查询数据

我们一般以栈顶为参照，第一个元素（最后被压入栈的）索引-1，第二个索引-2，以此类推

C API提供了一系列名为lua_is*的函数用来判断栈内元素类型，下面列举了一些常见的

函数名	功能
lua_isfunction	是否为方法（c或lua）
lua_istable	是否为lua的table
lua_isuserdata	是否为lua的userdata
lua_isnil	是否为nil
lua_isboolean	是否为bool
lua_isthread	是否为thread
lua_isnumber	是否为数字
lua_isstring	是否为字符串或数字

C API提供了一系列名为lua_to*的函数用来从栈中获取一个值，下面列举了一些常见的

函数名	功能
lua_toboolean	获取布尔值
lua_tonumber	获取浮点值
lua_tothread	获取thread
lua_tolstring	获取字符串
lua_tointeger	获取整型

注：即使对应栈获取的元素类型不正确，这些函数也不会报错，可能会返回Null

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♥ 其他栈操作

除了上述在C语言和栈之间交换数据的函数外，C API还提供了下列用于通用栈操作的
函数

函数名	功能
lua_gettop	返回栈中元素的个数
lua_settop	将栈顶设置为一个指定的值
lua_pushvalue	将指定索引上的元素的副本压入栈
lua_rotate	将指定索引元素向栈顶转动n个位置
lua_remove	删除指定索引的元素
lua_insert	将栈顶元素移动到指定位置
lua_replace	弹出一个值，并将栈顶设置为指定索引上的值
lua_copy	将一个索引上的值复制到另一个索引上

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♠ 推送

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https://github.com/KingSun5

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