[LUA学习笔记03]LUA函数和C函数的相互调用

 

1. 简介

LUA和C之间的函数调用也是基于上一节提到的栈。

1.1 从C程序调用LUA函数

LUA的函数和普通变量一样也是First Class Variable类型，可以看作函数指针变量参与栈操作。因此调用过程分为如下几个步骤：

1. 请求LUA函数（指针）入（GLOBAL）栈。
2. 将函数需要的参数入栈，入栈顺序按照参数被声明的顺序。
3. 告知LUA虚拟机入栈参数的个数、函数返回值的个数，并调用此LUA函数。
4. 从栈定获得返回值，先返回的先入栈，然后将返回值显式出栈。

1.2 从LUA脚本调用C函数

LUA没有提供PYTHON那样丰富的类库，因此复杂的功能需要在C程序中定义好，然后通过lua决定调用时机。在LUA库中定义了可以被LUA虚拟机识别的C函数模型：

int functionName (lua_State* L) {....; return 1;}

这样的函数被是一个合法的lua_CFunction类型，将函数注册到LUA虚拟机中以后，就可以在LUA中以普通LUA函数的方式被调用。注册一个C函数的步骤如下：

1. 声明并定义一个满足上述模型的函数 (eg. myFunInC)
2. 用字符串为此C函数取一个名称并入栈(eg. myFunInLua)
3. 将函数（指针）入栈
4. 调用LUA库的注册函数功能，将上述的名称与函数指针关联

这样就可以在LUA中用myFunInLua()来调用C中的int myFunInC()了

2. 从C调用LUA函数示例

在下面的代码中，我们调用了LUA脚本中的fnEx2函数，返回值从栈中取得，并且要手动出栈。这里，入栈的函数参数会由pcall自动清理。

2.1 LUA测试脚本代码

function fnex2(str_a, num_b, num_c)
    print(str_a);
    return num_b*100 + num_c*10, "Thank you";
end;

2.2 VC代码

//初始化LUA虚拟机
void InitLuaState(lua_State* L)
...{
    /**//* Load Libraries */
    luaopen_base(L);
    luaopen_table(L);
    luaL_openlibs(L);
    luaopen_string(L);
    luaopen_math(L);
}

int call_lua_function(void)
...{
    const char* szInParam = "This is an [IN] parameter";
    const int iParam1 = 20, iParam2 = 50;
    cout << "=================================" << endl
         << "02_Call_Function" << endl
         << "=================================" << endl
         << "This demo calls functions in LUA scripts." << endl
         << "Argument 1:" << szInParam << endl
         << "Argument 2:" << iParam1 << endl
         << "Argument 3:" << iParam2 << endl
         << "---------------------------------" << endl
         << "#OUTPUTS#" << endl;

    lua_State* L = lua_open();
    InitLuaState(L);

    int iError;

    /**//* Load Script */
    iError = luaL_loadfile(L, "../test02.lua");
    if (iError)
    ...{
        cout << "Load script FAILED!" 
             << lua_tostring(L, -1)
             << endl;
        lua_close(L);
        return 1;
    }

    /**//* Run Script */
    iError = lua_pcall(L, 0, 0, 0);
    if (iError)
    ...{
        cout << "pcall FAILED"
             << lua_tostring(L, -1)
             << iError 
             << endl;
        lua_close(L);
        return 1;
    }
    
    /**//* Push a FUNCTION_VAR to STACK */
    lua_getglobal(L, "fnex2");

    /**//* Push PARAMETERS to STACK */
    lua_pushstring(L, szInParam);
    lua_pushnumber(L, iParam1);
    lua_pushnumber(L, iParam2);

    /**//* Call FUNCTION in LUA */
    iError = lua_pcall( L,    //VMachine
                        3,    //Argument Count
                        2,    //Return Value Count
                        0 );
    if (iError)
    ...{
        cout << "pcall FAILED"
             << lua_tostring(L, -1)
             << iError 
             << endl;
        lua_close(L);
    }

    /**//* Check Return Value Types */
    if (lua_isstring(L, -1) && lua_isnumber(L, -2))
    ...{
        cout << "Ret_1(string): " << lua_tostring(L, -1) << endl;
        cout << "Rec_2(double): " << lua_tonumber(L, -2) << endl;
    }
    else
    ...{
        cout << "Wrong Return Values" << endl;
    }

    /**//* POP STACK */
    lua_pop(L,2);    //只需要清理Return Value，pcall调用的入栈参数会自动清理
    lua_close(L);
    return 0;
}

2.3 工具

下面的宏可以简化调用lua函数的代码：

#define CallLuaFunc(FuncName, Params, Results) 
...{ 
    lua_getglobal (g_pLuaState, FuncName); 
    lua_call (g_pLuaState, Params, Results); 
}

3. 从LUA调用C函数示例

在下面的例子中，我们注册一个名为rmath的LUA函数，他在C中的函数名为RMath_LUA()

3.1 LUA脚本代码

print (">>> LUA程序开始运行了 ");

function fnex3(num_a, num_b)
    local c = rmath(num_a, num_b);
    print("LUA PRINTTING:", c);
    return c;
end;

3.2 VC程序代码

//LUA脚本调用C函数
int call_c_function(void)
...{
    int iArg1 = 3, iArg2 = 10, iError;
    cout << "=================================" << endl
         << "下面的程序演示从LUA脚本中调用C函数" << endl
         << "Argument 1:" << iArg1 << endl
         << "Argument 2:" << iArg2 << endl
         << "---------------------------------" << endl
         << "#OUTPUTS#" << endl;
    lua_State* L = lua_open();
    InitLuaState(L);

    iError = luaL_loadfile(L, "../test03.lua");
    if (iError) cout << "载入脚本失败" << endl;

    iError = lua_pcall(L, 0, 0, 0);
    if (iError) cout << "执行LUA脚本失败" << endl;

    /**//* 将C函数（指针）压栈 */
    lua_pushstring(L, "rmath");
    lua_pushcfunction(L, RMath_LUA);
    lua_settable(L, LUA_GLOBALSINDEX);

    /**//* LUA函数也是变量（指针），可以压入栈 */
    lua_getglobal(L, "fnex3");

    /**//* 将提供给LUA函数的参数入栈 */
    lua_pushnumber(L, iArg1);
    lua_pushnumber(L, iArg2);

    /**//* 调用LUA函数(pcall函数会自动清除入栈的变量) */
    int Error = lua_pcall(  L,        //虚拟机指针
                            2,        //2个参数
                            1,        //1个返回值
                            0 );

    if (Error) cout << "pcall调用fnex3函数失败" << endl;

    /**//* 检验返回值类型 */
    if (lua_isnumber(L, -1))
    ...{
        cout << "有1个(double)返回值 = "
             << lua_tonumber(L, -1)
             << endl;
    }

    /**//* 将LUA函数返回值出栈 */
    lua_pop(L, 1);
    lua_close(L);
    return 0;
}

//可供LUA调用的C函数原型
int RMath_LUA(lua_State* L)
...{
    if (!lua_isnumber(L, 1))
    ...{
        lua_pushstring(L, "Arg_1不是数字");
        lua_error(L);
    }

    if (!lua_isnumber(L, 2))
    ...{
        lua_pushstring(L, "Arg_2不是数字");
        lua_error(L);
    }

    /**//* GET ARGUMENT FROM STACK */
    double a = lua_tonumber(L, 1); 
    double b = lua_tonumber(L, 2);

    /**//* PUSH RESULT TO STACK */
    lua_pushnumber(L, a * b);

    /**//* COUNT OF RETURN VARS*/
    return 1;
}

4. 程序解释

4.1 调用LUA脚本中的函数

调用LUA脚本函数主要用到如下几个LUA库函数：

    /**//* Push a FUNCTION_VAR to STACK */
    lua_getglobal(L, "fnex2");

    /**//* Push PARAMETERS to STACK */
    lua_pushstring(L, szInParam);
    lua_pushnumber(L, iParam1);
    lua_pushnumber(L, iParam2);

    /**//* Call FUNCTION in LUA */
    iError = lua_pcall( L,3,2,0);

通过lua_getglobal请求函数（指针）入栈，然后将函数参数按声明顺序入栈，调用lua_pcall执行函数。lua_pcall的第一个参数 指向LUA虚拟机，第二个参数表示栈顶有多少个函数参数，第三个参数表示此函数将返回几个值。(pcall自动清理入栈的参数，返回值则需要手动 pop。)

4.2 从LUA调用C函数

主要用到如下几个函数，为求方便您也可以自己定义这样的一个宏。

    lua_pushstring(L, "rmath");
    lua_pushcfunction(L, RMath_LUA);
    lua_settable(L, LUA_GLOBALSINDEX);

• 函数名入栈
• lua_CFunction类型的函数指针入栈
• 调用lua_settable注册函数

这样就可以在lua脚本中调用rmath()函数了。