Lua中調用C函數

　　Lua利用一個虛擬的堆棧來給C傳遞值或從C獲取值。每當Lua調用C函數，都會獲得一個新的堆棧，該堆棧初始包含所有的調用C函數所需要的參數值（Lua傳給C函數的調用實參），並且C函數執行完畢后，會把返回值壓入這個棧（Lua從中拿到C函數調用結果）。

　　於此相關的C API有幾個比較重要的定義如下：

　　（1）typedef struct lua_State lua_State;
　　lua虛擬機（或叫解釋器），可以理解為一個thread，和一個完整的Lua虛擬環境的執行狀態。

　　（2）typedef int (*lua_CFunction) (lua_State *L);

　　能夠被Lua調用的C函數都必須是這種規則。函數的返回的int值表示C函數返回值的個數。

　　（3）void lua_pushcclosure (lua_State *L, lua_CFunction fn, int n);
　　將一個C閉包壓棧；
　　首先將upvalues依次壓棧，然后調用該函數，將c函數壓棧，並將n個upvalues出棧；
　　參數fn：C函數指針
　　參數n：函數關聯的upvalue的個數。

　　（4）void lua_pushcfunction (lua_State *L, lua_CFunction f);
　　將C函數壓棧；
　　接收一個C函數的指針參數，然后將一個Lua.function類型的對象壓棧。

　　（5）void lua_register (lua_State *L, const char *name, lua_CFunction f);
　　注冊C函數為一個全局變量；
　　#define lua_register(L,n,f) (lua_pushcfunction(L, f), lua_setglobal(L, n))

　　（6）void luaL_setfuncs (lua_State *L, const luaL_Reg *l, int nup);
　　注冊函數到棧頂的表中；
　　參數l：luaL_Reg列表，記錄了要注冊的函數信息，注意，該列表以{NULL, NULL}結尾；
　　nup參數：upvalue的個數，如果不為0，則注冊的所有函數都共享這些upvalues；
　　先將table壓棧，然后將upvalues依次壓棧，然后調用該函數進行函數注冊。注冊完畢后upvalues會出棧。
　　注意：luaL_register函數已經不再使用，取而代之的是luaL_setfuncs，因為該函數不會創建全局變量。

　　typedef struct luaL_Reg { const char *name; lua_CFunction func; } luaL_Reg;

　　Lua可以調用C函數的能力將極大的提高Lua的可擴展性和可用性。對於有些和操作系統相關的功能，或者是對效率要求較高的模塊，我們完全可以通過C函數來實現，之后再通過Lua調用指定的C函數。對於那些可被Lua調用的C函數而言，其接口必須遵循Lua要求的形式，即typedef int (*lua_CFunction)(lua_State* L)。簡單說明一下，該函數類型僅僅包含一個表示Lua環境的指針作為其唯一的參數，實現者可以通過該指針進一步獲取Lua代碼中實際傳入的參數。返回值是整型，表示該C函數將返回給Lua代碼的返回值數量，如果沒有返回值，則return 0即可。需要說明的是，C函數無法直接將真正的返回值返回給Lua代碼，而是通過虛擬棧來傳遞Lua代碼和C函數之間的調用參數和返回值的。這里我們將介紹兩種Lua調用C函數的規則。

　　1. C函數作為應用程序的一部分

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <lua.hpp>
#include <lauxlib.h>
#include <lualib.h>

//待Lua調用的C注冊函數。
static int add2(lua_State* L)
{
    //檢查棧中的參數是否合法，1表示Lua調用時的第一個參數(從左到右)，依此類推。
    //如果Lua代碼在調用時傳遞的參數不為number，該函數將報錯並終止程序的執行。
    double op1 = luaL_checknumber(L,1);
    double op2 = luaL_checknumber(L,2);
    //將函數的結果壓入棧中。如果有多個返回值，可以在這里多次壓入棧中。
    lua_pushnumber(L,op1 + op2);
    //返回值用於提示該C函數的返回值數量，即壓入棧中的返回值數量。
    return 1;
}

//另一個待Lua調用的C注冊函數。
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);
    //將指定的函數注冊為Lua的全局函數變量，其中第一個字符串參數為Lua代碼
    //在調用C函數時使用的全局函數名，第二個參數為實際C函數的指針。
    lua_register(L, "add2", add2);
    lua_register(L, "sub2", sub2);
    //在注冊完所有的C函數之后，即可在Lua的代碼塊中使用這些已經注冊的C函數了。
    if (luaL_dostring(L,testfunc))
        printf("Failed to invoke.\n");
    lua_close(L);
    return 0;
}

 2. C函數庫成為Lua的模塊
　　將包含C函數的代碼生成庫文件，如Linux的so，或Windows的DLL，同時拷貝到Lua代碼所在的當前目錄，或者是LUA_CPATH環境變量所指向的目錄，以便於Lua解析器可以正確定位到他們。在我當前的Windows系統中，我將其copy到"C:\Program Files\Lua\5.1\clibs\"，這里包含了所有Lua可調用的C庫。見如下C語言代碼和關鍵性注釋：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <lua.hpp>
#include <lauxlib.h>
#include <lualib.h>

//待注冊的C函數，該函數的聲明形式在上面的例子中已經給出。
//需要說明的是，該函數必須以C的形式被導出，因此extern "C"是必須的。
//函數代碼和上例相同，這里不再贅述。
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結構體的第一個字段為字符串，在注冊時用於通知Lua該函數的名字。
//第一個字段為C函數指針。
//結構體數組中的最后一個元素的兩個字段均為NULL，用於提示Lua注冊函數已經到達數組的末尾。
static luaL_Reg mylibs[] = { 
    {"add", add},
    {"sub", sub},
    {NULL, NULL} 
}; 

//該C庫的唯一入口函數。其函數簽名等同於上面的注冊函數。見如下幾點說明：
//1. 我們可以將該函數簡單的理解為模塊的工廠函數。
//2. 其函數名必須為luaopen_xxx，其中xxx表示library名稱。Lua代碼require "xxx"需要與之對應。
//3. 在luaL_register的調用中，其第一個字符串參數為模塊名"xxx"，第二個參數為待注冊函數的數組。
//4. 需要強調的是，所有需要用到"xxx"的代碼，不論C還是Lua，都必須保持一致，這是Lua的約定，
//   否則將無法調用。
extern "C" __declspec(dllexport)
int luaopen_mytestlib(lua_State* L) 
{
    const char* libName = "mytestlib";
    luaL_register(L,libName,mylibs);
    return 1;
}

   見如下Lua代碼：

require "mytestlib"  --指定包名稱
 
--在調用時，必須是package.function
print(mytestlib.add(1.0,2.0))
print(mytestlib.sub(20.1,19))

　　

參考：http://www.cnblogs.com/stephen-liu74/archive/2012/07/23/2469902.html