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Lua教程（六）：綁定一個(gè)簡(jiǎn)單的C++類(lèi)

 更新時(shí)間：2014年09月22日 13:16:15   投稿：junjie  
這篇文章主要介紹了Lua教程（六）：綁定一個(gè)簡(jiǎn)單的C++類(lèi),本文是最后一篇C/C++與Lua交互的教程,其他教程請(qǐng)參閱本文下方的相關(guān)文章,需要的朋友可以參考下

本文是最后一篇C/C++與Lua交互的教程，在此之后，我們會(huì)結(jié)合Cocos2D-X來(lái)介紹Lua綁定。本文主要介紹如何綁定一個(gè)簡(jiǎn)單的C++類(lèi)到Lua里面，并且提供Lua的面向?qū)ο笤L問(wèn)方式。

綁定C++類(lèi)

定義C++類(lèi)

首先，我們定義一個(gè)Student類(lèi)，它擁有名字（字符串類(lèi)型）和年齡（整型），并且提供一些getter和setter，最后還提供了一個(gè)print方法.這里有Student類(lèi)的定義和實(shí)現(xiàn)：Student.h和Student.cpp

編寫(xiě)綁定代碼

首先，讓我們編寫(xiě)在Lua里面創(chuàng)建Student對(duì)象的方法：

復(fù)制代碼 代碼如下:

Student **s =  (Student**)lua_newuserdata(L, sizeof(Student*));  // lua will manage Student** pointer
*s = new Student;  //這里我們分配了內(nèi)存，后面我們會(huì)介紹怎么讓Lua在gc的時(shí)候釋放這塊內(nèi)存

接下來(lái)是getName,setName，setAge，getAge和print方法的定義:

復(fù)制代碼 代碼如下:

int l_setName(lua_State* L)
{
    Student **s = (Student**)lua_touserdata(L, 1);
    luaL_argcheck(L, s != NULL, 1, "invalid user data");

    luaL_checktype(L, -1, LUA_TSTRING);

    std::string name = lua_tostring(L, -1);
    (*s)->setName(name);
    return 0;
}

int l_setAge(lua_State* L)
{
    Student **s = (Student**)lua_touserdata(L,1);
    luaL_argcheck(L, s != NULL, 1, "invalid user data");
    luaL_checktype(L, -1, LUA_TNUMBER);
    int age = lua_tonumber(L, -1);
    (*s)->setAge(age);
    return 0;
}

int l_getName(lua_State* L)
{
    Student **s = (Student**)lua_touserdata(L,1);
    luaL_argcheck(L, s != NULL, 1, "invalid user data");
    lua_settop(L, 0);
    lua_pushstring(L, (*s)->getName().c_str());
    return 1;
}

int l_getAge(lua_State* L)
{
    Student **s = (Student**)lua_touserdata(L,1);
    luaL_argcheck(L, s != NULL, 1, "invalid user data");
    lua_settop(L, 0);
    lua_pushnumber(L, (*s)->getAge());
    return 1;
}

int l_print(lua_State* L)
{
    Student **s = (Student**)lua_touserdata(L,1);
    luaL_argcheck(L, s != NULL, 1, "invalid user data");
    (*s)->print();

    return 0;
}

從這里我們可以看到，userdata充當(dāng)了C++類(lèi)和Lua的一個(gè)橋梁，另外，我們?cè)趶腖ua棧里面取出數(shù)據(jù)的時(shí)候，一定要記得檢查數(shù)據(jù)類(lèi)型是否合法。

注冊(cè)C API到Lua里面

最后，我們需要把剛剛編寫(xiě)的這些函數(shù)注冊(cè)到Lua虛擬機(jī)里面去。

復(fù)制代碼 代碼如下:

static const struct luaL_Reg stuentlib_f [] = {
    {"create", newStudent},
    {"setName",l_setName},
    {"setAge", l_setAge},
    {"print", l_print},
    {"getName",l_getName},
    {"getAge", l_getAge},
    {NULL, NULL}
};
int luaopen_student (lua_State *L) {
    luaL_newlib(L, stuentlib_f);
    return 1;
}

現(xiàn)在，我們把luaopen_student函數(shù)添加到之前的注冊(cè)函數(shù)里面去:
復(fù)制代碼 代碼如下:

static const luaL_Reg lualibs[] =
{
    {"base", luaopen_base},
    {"io", luaopen_io},
    {"cc",luaopen_student},
    {NULL, NULL}
};
const luaL_Reg *lib = lualibs;
for(; lib->func != NULL; lib++)
{
    //注意這里如果使用的不是requiref，則需要手動(dòng)在Lua里面調(diào)用require "模塊名"
    luaL_requiref(L, lib->name, lib->func, 1);
    lua_settop(L, 0);
}

Lua訪問(wèn)C++類(lèi)

現(xiàn)在，我們?cè)贚ua里面操作這個(gè)Student類(lèi)。注意，我們綁定的每一個(gè)函數(shù)都需要一個(gè)student對(duì)象作為參數(shù)，這樣使用有一點(diǎn)不太方便。

復(fù)制代碼 代碼如下:

local s = cc.create()
cc.setName(s,"zilongshanren")
print(cc.getName(s))
cc.setAge(s,20)
print(cc.getAge(s))
cc.print(s)

最后，輸出的結(jié)果為:
復(fù)制代碼 代碼如下:

zilongshanren
20
My name is: zilongshanren, and my age is 20

提供Lua面向?qū)ο蟛僮鰽PI

現(xiàn)在我們已經(jīng)可以在Lua里面創(chuàng)建C++類(lèi)的對(duì)象了，但是，我們最好是希望可以用Lua里面的面向?qū)ο蟮姆绞絹?lái)訪問(wèn)。

復(fù)制代碼 代碼如下:

local s = cc.create()
s:setName("zilongshanren")
s:setAge(20)
s:print()

而我們知道s:setName(xx)就等價(jià)于s.setName(s,xx)，此時(shí)我們只需要給s提供一個(gè)metatable,并且給這個(gè)metatable設(shè)置一個(gè)key為”__index”，value等于它本身的metatable。最后，只需要把之前Student類(lèi)的一些方法添加到這個(gè)metatable里面就可以了。

MetaTable

我們可以在Registry里面創(chuàng)建這個(gè)metatable,然后給它取個(gè)名字做為索引，注意，為了避免名字沖突，所以這個(gè)名字一定要是獨(dú)一無(wú)二的。

復(fù)制代碼 代碼如下:

//創(chuàng)建名字為tname的metatable并放在當(dāng)前棧頂，同時(shí)把它與Registry的一個(gè)key為tname的項(xiàng)關(guān)聯(lián)到一起
   int   luaL_newmetatable (lua_State *L, const char *tname);
   //從當(dāng)前棧頂獲取名字為tname的metatable
   void  luaL_getmetatable (lua_State *L, const char *tname);
   //把當(dāng)前棧index處的userdata取出來(lái)，同時(shí)檢查此userdata是否包含名字為tname的metatable
   void *luaL_checkudata   (lua_State *L, int index,const char *tname);

接下來(lái)，我們要利用這3個(gè)C API來(lái)為我們的student userdata關(guān)聯(lián)一個(gè)metatable.

修改綁定代碼

首先，我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的metatable，并把setName/getName/getAge/setAge/print函數(shù)設(shè)置進(jìn)去。 下面是一個(gè)新的函數(shù)列表，一會(huì)兒我們要把這些函數(shù)全部設(shè)置到metatable里面去。

復(fù)制代碼 代碼如下:

static const struct luaL_Reg studentlib_m [] = {
    {"setName",l_setName},
    {"setAge", l_setAge},
    {"print", l_print},
    {"getName",l_getName},
    {"getAge", l_getAge},
    {NULL, NULL}
};

接下來(lái)，我們創(chuàng)建一個(gè)metatable，并且設(shè)置metatable.__index = matatable.注意這個(gè)cc.Student的元表會(huì)被存放到Registry里面。
復(fù)制代碼 代碼如下:

int luaopen_student (lua_State *L) {
    luaL_newmetatable(L, "cc.Student");
    lua_pushvalue(L, -1);
    lua_setfield(L, -2, "__index");
    luaL_setfuncs(L, studentlib_m, 0);
    luaL_newlib(L, stuentlib_f);
    return 1;
}

最后，我們記得在創(chuàng)建Student的時(shí)候把此元表與該userdata關(guān)聯(lián)起來(lái)，代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:

int newStudent(lua_State * L)
{
    Student **s =  (Student**)lua_newuserdata(L, sizeof(Student*));  // lua will manage Student** pointer
    *s = new Student;
    luaL_getmetatable(L, "cc.Student");
    lua_setmetatable(L, -2);
    return 1;
}

另外，我們?cè)趶腖ua棧里面取出Student對(duì)象的時(shí)候，使用的是下面的函數(shù)
復(fù)制代碼 代碼如下:

Student **s = (Student**)luaL_checkudata(L,1,"cc.Student");

這個(gè)luaL_checkudata除了可以把index為1的棧上的元素轉(zhuǎn)換為userdata外，還可以檢測(cè)它是否包含“cc.Student”元表，這樣代碼更加健壯。 例如，我們之前的setName函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)為:
復(fù)制代碼 代碼如下:

int l_setName(lua_State * L)
{
     Student **s = (Student**)luaL_checkudata(L,1,"cc.Student");
    luaL_argcheck(L, s != NULL, 1, "invalid user data");

    luaL_checktype(L, -1, LUA_TSTRING);

    std::string name = lua_tostring(L, -1);
    (*s)->setName(name);
}


這里有Student類(lèi)的完整的新的綁定代碼.

Lua訪問(wèn)C++類(lèi)

現(xiàn)在，我們可以用Lua里面的面向?qū)ο蠓椒▉?lái)訪問(wèn)C++對(duì)象啦。

復(fù)制代碼 代碼如下:

local s = cc.create()
s:setName("zilongshanren")
print(s:getName())
s:setAge(20)
print(s:getAge())
s:print()

這里輸出的結(jié)果為:

復(fù)制代碼 代碼如下:

zilongshanren
20
My name is: zilongshanren, and my age is 20

管理C++內(nèi)存

當(dāng)Lua對(duì)象被gc的時(shí)候，會(huì)調(diào)用一個(gè)__gc方法。因此，我們需要給綁定的C++類(lèi)再添加一個(gè)__gc方法。

首先是C++端的實(shí)現(xiàn):

然后，添加注冊(cè)函數(shù)：

復(fù)制代碼 代碼如下:

static const struct luaL_Reg studentlib_m [] = {
    {"__tostring",student2string},
    {"setName",l_setName},
    {"setAge", l_setAge},
    {"print", l_print},
    {"getName",l_getName},
    {"getAge", l_getAge},
    {"__gc", auto_gc},
    {NULL, NULL}
};

最后，我們?cè)赟tendent的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)里面添加輸出：
復(fù)制代碼 代碼如下:

Student::Student()
:name("default")
{
cout<<"Student Contructor called"<<endl;
}

Student::~Student()
{
cout<<"Student Destructor called"<<endl;
}


接下來(lái)是Lua代碼：
復(fù)制代碼 代碼如下:

local s = cc.create()
s:setName("zilongshanren")
s:setAge(20)
s:print()

--當(dāng)一個(gè)對(duì)象設(shè)置為nil，說(shuō)明沒(méi)有其它對(duì)應(yīng)引擎之前cc.create創(chuàng)建出來(lái)的對(duì)象了，此時(shí)lua返回到c程序的時(shí)候會(huì)調(diào)用gc
s = nil

--如果想在Lua里面直接手動(dòng)gc，可以調(diào)用下列函數(shù)
--collectgarbage


最后，程序輸出結(jié)果如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:

Student Contructor called
My name is: zilongshanren, and my age is 20
Student Destructor called

總結(jié)

本文主要介紹如何使用UserData來(lái)綁定C/C++自定義類(lèi)型到Lua，同時(shí)通過(guò)引入MetaTable，讓我們可以在Lua里面采用更加簡(jiǎn)潔的面向?qū)ο髮?xiě)法來(lái)訪問(wèn)導(dǎo)出來(lái)的類(lèi)。下一篇文章，我們將介紹Cococs2D-X里面的tolua++及其基本使用方法。 PS：附上本文源代碼，注意在LuaCocos2D-X工程里面。

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