Lua的C API
Lua可以与C很好地互通。主要是通过栈来通信。
引入Lua提供的C API
lauxlib.h lua.h lua.hpp luaconf.h lualib.h
以下实现一个Lua的简单的解释器
#include <stdio.h> #include <string.h> extern "C" { #include <lua.h> #include <lauxlib.h> #include <lualib.h> } int main (void) { char buff[256]; int error; lua_State *L = lua_open(); /* opens Lua */ if (NULL == L) { printf("can not open lua_State"); } luaopen_base(L); /* opens the basic library */ luaopen_table(L); /* opens the table library */ //luaopen_io(L); /* opens the I/O library */ int x = lua_cpcall(L, luaopen_io, NULL); //luaopen_io在5.1版本被删除了，这里用lua_cpcall luaopen_string(L); /* opens the string lib. */ luaopen_math(L); /* opens the math lib. */ while (fgets(buff, sizeof(buff), stdin) != NULL) { error = luaL_loadbuffer(L, buff, strlen(buff), "line") || lua_pcall(L, 0, 0, 0); if (error) { fprintf(stderr, "...%s\n", lua_tostring(L, -1)); lua_pop(L, 1);//pop error message from the stack } } lua_close(L); return 0; }
函数lua_open创建一个新环境（或state）。lua_open创建一个新的环境时，这个环境并不包括预定义的函数，甚至是print。为了保持Lua的苗条，所有的标准库以单独的包提供，所以如果你不需要就不会强求你使用它们。头文件lualib.h定义了打开这些库的函数。例如，调用luaopen_io，以创建io table并注册I/O函数（io.read,io.write等等）到Lua环境中。
创建一个state并将标准库载入之后，就可以着手解释用户的输入了。对于用户输入的每一行，C程序首先调用luaL_loadbuffer编译这些Lua代码。如果没有错误，这个调用返回零并把编译之后的chunk压入栈。之后，C程序调用lua_pcall，它将会把chunk从栈中弹出并在保护模式下运行它。和luaL_laodbuffer一样，lua_pcall在没有错误的情况下返回零。在有错误的情况下，这两个函数都将一条错误消息压入栈；我们可以用lua_tostring来得到这条信息、输出它，用lua_pop将它从栈中删除。
注意luaopen_io函数在5.1的版本中被删除了，有以下三种解决方法
1. lua_cpcall(L, luaopen_io, NULL);
2. lua_pushcfunction(L, luaopen_io);
lua_pushstring(L, LUA_IOLIBNAME);
lua_pcall(L, 1, 0, 0);
3. lua_pushcfunction(L, luaopen_io);
lua_pushstring(L, LUA_IOLIBNAME);
lua_call(L, 1, 0);
lua_call函数没有返回值，如果函数运行出错程序会崩溃，所以应该用前两种情况。
lua_cpcall只能用来调用lua_CFunction类型的C函数,而lua_pcall和lua_call可以调用Lua函数也可以调用lua_CFunction类型的C函数
堆栈：
Lua与C进行通信时采用堆栈作为中转站(由于篇幅问题就不赘述使用堆栈的原因了，http://book.luaer.cn/ 24.2 堆栈一章有详细的解释）
无论C要调用Lua的函数还是Lua要调用C函数，都是把数据先压入栈，然后再从栈顶取出数据
正如上面的例子，先由lua_loadBuffer运行一个chunk，并把结果压入栈(被编译了的chunk或一条错误信息), lua_pcall从栈中获取这个chunk并把一些临时的错误信息压入栈
Lua的栈严格先进后出，在Lua中只能对栈顶进行操作。但在C中，可以对栈中的任何位置操作，甚至可以在栈中任一位置插入和删除元素
压入元素：
API有一系列压栈的函数，它将每种可以用C来描述的Lua类型压栈：空值（nil）用lua_pushnil，数值型（double）用lua_pushnumber，布尔型（在C中用整数表示）用lua_pushboolean，任意的字符串（char*类型，允许包含'\0'字符）用lua_pushlstring，C语言风格（以'\0'结束）的字符串（const char*）用lua_pushstring：
void lua_pushnil (lua_State *L); void lua_pushboolean (lua_State *L, int bool); void lua_pushnumber (lua_State *L, double n); void lua_pushlstring (lua_State *L, const char *s, size_t length); void lua_pushstring (lua_State *L, const char *s); int lua_checkstack (lua_State *L, int sz); // 用于扩大栈空间 int lua_gettop(Lua_State *L) //获取栈顶的序号，同时也相当于返回栈内元素的个数
Lua从来不保持一个指向外部字符串（或任何其它对象，除了C函数——它总是静态指针）的指针。对于它保持的所有字符串，Lua要么做一份内部的拷贝要么重新利用已经存在的字符串。因此，一旦这些函数返回之后你可以自由的修改或是释放你的缓冲区。
Lua默认的栈空间为20，因为Lua不会自己去检测栈空间是否足够，所以我们需要确保不会栈溢出(一般情况下只要不是不断向栈中压入数据都不会栈溢出)，lua_checkstack可以用于扩大栈空间。
Lua的栈起始序号是1，所以lua_gettop函数返回栈顶的序号相当于栈内的元素个数。
查询元素：
API用索引来访问栈中的元素。在栈中的第一个元素（也就是第一个被压入栈的）有索引1，下一个有索引2，以此类推。我们也可以用栈顶作为参照来存取元素，利用负索引。在这种情况下，-1指出栈顶元素（也就是最后被压入的），-2指出它的前一个元素，以此类推。
API提供了一套lua_is*函数来检查一个元素是否是一个指定的类型，*可以是任何Lua类型。因此有lua_isnumber,lua_isstring,lua_istable以及类似的函数。所有这些函数都有同样的原型：
int lua_is... (lua_State *L, int index);
实际上，这些函数都是调用了lua_type返回的变量类型，并且与宏类型常量比较(LUA_TNIL、LUA_TBOOLEAN、LUA_TNUMBER、LUA_TSTRING、LUA_TTABLE、LUA_TFUNCTION、LUA_TUSERDATA以及LUA_TTHREAD)。
为了从栈中获得值，这里有lua_to*函数：
int lua_toboolean (lua_State *L, int index); double lua_tonumber (lua_State *L, int index); const char * lua_tostring (lua_State *L, int index); size_t lua_strlen (lua_State *L, int index);
Lua_tostring函数返回一个指向字符串的内部拷贝的指针。你不能修改它（使你想起那里有一个const）。只要这个指针对应的值还在栈内，Lua会保证这个指针一直有效。当一个C函数返回后，Lua会清理他的栈，所以，有一个原则：永远不要将指向Lua字符串的指针保存到访问他们的外部函数中。
Lua_string返回的字符串结尾总会有一个字符结束标志0，但是字符串中间也可能包含0，lua_strlen返回字符串的实际长度。
其他堆栈操作：
int lua_gettop (lua_State *L);
void lua_settop (lua_State *L, int index);
void lua_pushvalue (lua_State *L, int index);
void lua_remove (lua_State *L, int index);
void lua_insert (lua_State *L, int index);
void lua_replace (lua_State *L, int index);
settop可以用于设置栈顶，#define lua_pop(L,n) lua_settop(L, -(n)-1) 这个宏可用于弹出n个元素。
为了说明这些函数的用法，这里有一个有用的帮助函数，它dump整个堆栈的内容：
static void stackDump (lua_State *L) { int i; int top = lua_gettop(L); for (i = 1; i <= top; i++) { /* repeat for each level */ int t = lua_type(L, i); switch (t) { case LUA_TSTRING: /* strings */ printf("`%s'", lua_tostring(L, i)); break; case LUA_TBOOLEAN: /* booleans */ printf(lua_toboolean(L, i) ? "true" : "false"); break; case LUA_TNUMBER: /* numbers */ printf("%g", lua_tonumber(L, i)); break; default: /* other values */ printf("%s", lua_typename(L, t)); break; } printf(" "); /* put a separator */ } printf("\n"); /* end the listing */ }
这个函数从栈底到栈顶遍历了整个堆栈，依照每个元素自己的类型打印出其值。它用引号输出字符串；以%g的格式输出数字；对于其它值（table，函数，等等）它仅仅输出它们的类型（lua_typename转换一个类型码到类型名）。
下面的函数利用stackDump更进一步的说明了API堆栈的操作。
#include <stdio.h> #include <lua.h> static void stackDump (lua_State *L) { ... } int main (void) { lua_State *L = lua_open(); lua_pushboolean(L, 1); lua_pushnumber(L, 10); lua_pushnil(L); lua_pushstring(L, "hello"); stackDump(L); /* true 10 nil `hello' */ lua_pushvalue(L, -4); stackDump(L); /* true 10 nil `hello' true */ lua_replace(L, 3); stackDump(L); /* true 10 true `hello' */ lua_settop(L, 6); stackDump(L); /* true 10 true `hello' nil nil */ lua_remove(L, -3); stackDump(L); /* true 10 true nil nil */ lua_settop(L, -5); stackDump(L); /* true */ lua_close(L); return 0; }
Lua调用C函数
需要先把C函数注册到Lua中(相当于把C函数的地址通过栈传递到Lua中)。
Lua调用C函数，会将参数放入栈中，C函数通过栈获取参数并返回结果。同时，C函数将会返回结果的个数。
Lua调用C函数所用的栈是私有的，每个C函数都会有一个独立的栈
任何在Lua中注册的函数必须有同样的原型，这个原型声明定义就是lua.h中的lua_CFunction：
typedef int (*lua_CFunction) (lua_State *L);
假设现有这样一个函数
static int l_sin (lua_State *L) { double d = lua_tonumber(L, 1); /* get argument */ lua_pushnumber(L, sin(d)); /* push result */ return 1; /* number of results */ } lua_pushcfunction(l, l_sin); // push function into stack lua_setglobal(l, "mysin"); // named as "mysin" , finish reg
lua_pushcfunction会把l_sin压入栈，lua_setglobal会把l_sin重新编译并赋值给全局变量'mysin' , 完成注册后即可调用。^o^
采用前面提到的简单Lua解释器的C实现就可以轻松调用了。
未完待续
