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LUA和C之间的函数调用

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：

请求LUA函数（指针）入（GLOBAL）栈。
将函数需要的参数入栈，入栈顺序按照参数被声明的顺序。
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。
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：

声明并定义一个满足上述模型的函数 (eg. myFunInC)
用字符串为此C函数取一个名称并入栈(eg. myFunInLua)
将函数（指针）入栈
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。