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Lua調(diào)用自定義C模塊

 更新時間:2015年09月24日 09:47:54   投稿:hebedich  
Lua可以調(diào)用C函數(shù)的能力將極大的提高Lua的可擴展性和可用性。對于有些和操作系統(tǒng)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(shù)來實現(xiàn),之后再通過Lua調(diào)用指定的C函數(shù)。對于那些可被Lua調(diào)用的C函數(shù)而言,其接口必須遵循Lua要求的形式

這是《Lua程序設計》中提到的,但是想成功執(zhí)行,對于初學Lua的確沒那么簡單。這里涉及如何如何生成一個動態(tài)鏈接庫so文件;Lua5.2中導出函數(shù)從LuaL_register變成了LuaL_newlib。對于具體的細節(jié)有待深入。這里的模塊名是hello_lib, Lua解釋器會根據(jù)名字找到對應的模塊,而后執(zhí)行其中的 luaopen_XXX方法。 代碼:

#include <math.h>
#include <lua5.2/lua.h>
#include <lua5.2/lauxlib.h>
#include <lua5.2/lualib.h>
static int hello_sin(lua_State *L){
double d = luaL_checknumber(L, 1);
lua_pushnumber(L, sin(d));
return 1;
}
static const struct luaL_Reg hello_lib[] = {
{"hello_sin" , hello_sin},
{NULL, NULL}
};
int luaopen_hello_lib(lua_State *L){
luaL_newlib(L, hello_lib);
//luaL_register(L, "hello_lib",hello_lib); // lua 5.1
return 1;
}

在Lua中調(diào)用:

local hello = require "hello_lib"
print(hello.hello_sin(1))

執(zhí)行過程和結果: 

1. C函數(shù)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(diào)用的C注冊函數(shù)。
static int add2(lua_State* L)
{
  //檢查棧中的參數(shù)是否合法,1表示Lua調(diào)用時的第一個參數(shù)(從左到右),依此類推。
  //如果Lua代碼在調(diào)用時傳遞的參數(shù)不為number,該函數(shù)將報錯并終止程序的執(zhí)行。
  double op1 = luaL_checknumber(L,1);
  double op2 = luaL_checknumber(L,2);
  //將函數(shù)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);
  //返回值用于提示該C函數(shù)的返回值數(shù)量,即壓入棧中的返回值數(shù)量。
  return 1;
}

//另一個待Lua調(diào)用的C注冊函數(shù)。
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(shù)注冊為Lua的全局函數(shù)變量,其中第一個字符串參數(shù)為Lua代碼
  //在調(diào)用C函數(shù)時使用的全局函數(shù)名,第二個參數(shù)為實際C函數(shù)的指針。
  lua_register(L, "add2", add2);
  lua_register(L, "sub2", sub2);
  //在注冊完所有的C函數(shù)之后,即可在Lua的代碼塊中使用這些已經(jīng)注冊的C函數(shù)了。
  if (luaL_dostring(L,testfunc))
    printf("Failed to invoke.\n");
  lua_close(L);
  return 0;
}

2. C函數(shù)庫成為Lua的模塊。

    將包含C函數(shù)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(huán)境變量所指向的目錄,以便于Lua解析器可以正確定位到他們。在我當前的Windows系統(tǒng)中,我將其copy到"C:\Program Files\Lua\5.1\clibs\",這里包含了所有Lua可調(diào)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(shù),該函數(shù)的聲明形式在上面的例子中已經(jīng)給出。
 //需要說明的是,該函數(shù)必須以C的形式被導出,因此extern "C"是必須的。
 //函數(shù)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,在注冊時用于通知Lua該函數(shù)的名字。
 //第一個字段為C函數(shù)指針。
 //結構體數(shù)組中的最后一個元素的兩個字段均為NULL,用于提示Lua注冊函數(shù)已經(jīng)到達數(shù)組的末尾。
 static luaL_Reg mylibs[] = { 
   {"add", add},
   {"sub", sub},
   {NULL, NULL} 
 }; 
 
 //該C庫的唯一入口函數(shù)。其函數(shù)簽名等同于上面的注冊函數(shù)。見如下幾點說明:
 //1. 我們可以將該函數(shù)簡單的理解為模塊的工廠函數(shù)。
 //2. 其函數(shù)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(diào)用中,其第一個字符串參數(shù)為模塊名"xxx",第二個參數(shù)為待注冊函數(shù)的數(shù)組。
 //4. 需要強調(diào)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(diào)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(diào)用時,必須是package.function

print(mytestlib.add(1.0,2.0))
print(mytestlib.sub(20.1,19))

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