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在VS2022中使用Lua与c交互（二）

news 来源：原创 2025/4/29 5:22:35

一、核心交互机制：Lua 虚拟栈

Lua 与 C 的交互通过一个 虚拟栈（Stack） 完成，所有数据传递、函数调用均通过此栈实现。栈的每个元素可以是任意 Lua 类型（如数字、字符串、表、函数等）。

栈的结构与索引：
正索引：从栈底（1）到栈顶（n）。
负索引：从栈顶（-1）到栈底（-n）。
动态扩容：当栈空间不足时，自动扩容（通常翻倍）。

栈操作示意图：

二、代码准备工作

定义C语言侧的基本代码：

#include<stdio.h>
#include<lua.h>
#include<lauxlib.h>
#include<lualib.h>int main()
{//创建Lua虚拟机lua_State* L = luaL_newstate();    /*opens lua*/luaopen_base(L);   /*opens the basic library*/luaopen_table(L);  /*opens the table library*/luaopen_io(L);     /*opens the I/O library*/luaopen_string(L); /*opens the string lib.*/luaopen_math(L);   /*opens the math lib.*//*************定义执行代码**************///lua_example_first(L);//lua_example_dofile(L);/***************************///清理Lua虚拟机lua_close(L);return 0;
}

三、Lua与C交互代码的使用：

1.获取lua侧一个全局变量：

/// <summary>
/// 得到一个全局变量
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
void lua_example_getvar(lua_State* L) {luaL_dostring(L,"some_var = 500");lua_getglobal(L,"some_var");lua_Number some_var_in_c = lua_tonumber(L,-1);printf("some_var 在C侧的值是 %d\n",(int)some_var_in_c);
}

结果：

2.Lua栈：

/// <summary>
/// Lua的栈操作
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
void lua_example_stack(lua_State* L) {lua_settop(L, 0); // 清空栈，确保初始为空	lua_pushnumber(L,300);  //stack[1] 或者 stack[-3]lua_pushnumber(L,450);  //stack[2] 或者 stack[-2]lua_pushnumber(L,438);  //stack[3] 或者 stack[-1]lua_Number element;element = lua_tonumber(L,-1);printf("最后增加的元素，位置在栈的索引3处的值为 %d\n",(int)element);// lua_remove(L,2)执行之后栈变化过程：// 移除索引 2 后，栈中元素变为 [300, 438]// 索引 1: 300（原索引 1）// 索引 2: 438（原索引 3 下移填补空缺）lua_remove(L,2); //移除栈中索引为2的值438element = lua_tonumber(L,2);printf("当前栈索引为2处的值为 %d\n", (int)element);
}

结果：

3.C调用Lua侧函数：

lua代码：

luafunction = function(a,b)return a+b;
end

c代码：

/// <summary>
/// C侧调用lua函数
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
void lua_example_call_lua_function(lua_State* L) {luaL_dofile(L,"./scripts/luaFunction.lua");lua_getglobal(L,"luafunction");if (lua_isfunction(L, -1)) {lua_pushnumber(L, 5); //将第一个参数压栈lua_pushnumber(L, 6); //将第二个参数压栈const int NUM_ARGS = 2; //参数的数量const int NUM_RETURNS = 1; //返回值的数量lua_pcall(L,NUM_ARGS,NUM_RETURNS,0);lua_Number luaResult = lua_tonumber(L,-1);printf("执行求和的lua函数的结果为：%f\n",(float)luaResult);}
}

结果：

4.Lua调用C侧函数：

lua代码：

cfunction = function(a,b)result = native_cfunction(a,b);return result; 
end

c代码：

int native_cfunction(lua_State* L) {lua_Number b = lua_tonumber(L, -1); //得到第二个参数blua_Number a = lua_tonumber(L, -2); //得到第一个参数alua_Number result = a + b;lua_pushnumber(L, result);return 1;  //返回函数有多少个返回值作为结果返回虚拟栈中
}
/// <summary>
/// Lua侧调用C函数
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
void lua_example_call_c_function(lua_State* L) {lua_pushcfunction(L, native_cfunction); // 将 C 函数压入栈顶lua_setglobal(L,"native_cfunction"); // 将栈顶的值（native_cfunction）设置为 Lua 的全局变量 native_cfunction。操作后，栈被清空：[]。luaL_dofile(L,"./scripts/cFunction.lua");lua_getglobal(L,"cfunction");if (lua_isfunction(L, -1)) {lua_pushnumber(L,3); //将3压栈，作为第一个参数lua_pushnumber(L,5); //将5压栈，作为第二个参数const int NUM_ARGS = 2; //参数的数量const int NUM_RETURNS = 1; //返回值的数量lua_pcall(L, NUM_ARGS, NUM_RETURNS, 0);lua_Number luaResult = lua_tonumber(L, -1);printf("最终计算的结果 cfunction(3,5) = %f\n", (float)luaResult);}
}

结果：

注：c侧函数的返回值含义如下：
return 0：不返回任何值（栈中无数据传递给 Lua）。
return 1：将栈顶的 1 个值作为返回值。
return N（N > 1）：将栈顶的 N 个值依次作为返回值。

5.检查处理错误：

/// <summary>
/// 检查处理错误
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
void lua_example_check_handle_error(lua_State* L) {if (luaL_dostring(L, "some_var = 500...") != LUA_OK) {luaL_error(L,"Error: %s\n",lua_tostring(L,-1));}else {//执行正确逻辑}
}

结果：

6.C侧发送与接收userData：

lua代码：

square = create_rectangle()
--将square，200，100依次压入栈中，
--[-1]100
--[-2]200
--[-3]square
change_rectangle_size(square,200,100)

c代码：

typedef struct reacangle2d {int x;int y;int width;int height;
} rectangle;/// <summary>
/// C侧发送数据到lua
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
/// <returns></returns>
int create_rectangle(lua_State* L) {rectangle* rect = (rectangle*)lua_newuserdata(L,sizeof(rectangle));rect->x = 0;rect->y = 0;rect->width = 0;rect->height = 0;return 1; //表示返回一个类型作为userdata可供lua使用
}int change_rectangle_size(lua_State* L) {rectangle* rect = (rectangle*)lua_touserdata(L,-3);rect->width = (int)lua_tonumber(L,-2);rect->height = (int)lua_tonumber(L,-1);return 0; //表示没有参数返回
}void lua_example_userdata(lua_State* L) {//设置发送函数lua_pushcfunction(L,create_rectangle);lua_setglobal(L,"create_rectangle");//设置接收函数lua_pushcfunction(L, change_rectangle_size);lua_setglobal(L, "change_rectangle_size");luaL_dofile(L, "./scripts/rectangle.lua");lua_getglobal(L,"square");if (lua_isuserdata(L, -1)) {rectangle* r = (rectangle*)lua_touserdata(L, -1);printf("从lua侧得到一个rectangle值，width: %d, height: %d ",r->width,r->height);}else {printf("从lua侧没有获取到rectangle的值");}
}

结果：

7.从C侧读取与写入Lua Table：

lua代码：

config_table = {window_width = 800,window_height = 600,num_enemies = 15,num_levels = 10
}

c代码：

void lua_example_table(lua_State* L) {lua_settop(L, 0); // 清空栈，确保初始为空if (luaL_dofile(L, "./scripts/configtable.lua") == LUA_OK) {lua_getglobal(L,"config_table");if (lua_istable(L, -1)) {lua_getfield(L,-1,"window_width");printf("在lua侧table中定义的 window_width的值为 %s\n",lua_tostring(L,-1));/*lua_getfield 将字段值压入栈顶后，原 table 的索引从 -1 变为 -2。此时 lua_setfield 的 table 索引参数 应为 -2，而非 -1。lua_setfield 需要将栈顶的值作为新字段值，所以需要提前将一个值压栈。*/// 方法 1：将 window_width 的值赋给 window_height//lua_setfield(L, -2, "window_height"); // 复用栈顶值// 方法 2：设置自定义值lua_pushnumber(L, 600);    //栈顶将600压栈之后table索引变为-3// 压入新值lua_setfield(L, -3, "window_height"); // 赋给 table//lua_setfield之后栈顶的 600 被弹出/*栈中的值分布如下：table索引从-3变为-2[-1]: window_width 的值[-2]: table*/lua_getfield(L, -2, "window_height");printf("在lua侧table中定义的 window_height的值为 %s\n", lua_tostring(L, -1));lua_pop(L, 1); // 清理栈顶的临时值}}else{luaL_error(L,"Error: %s\n",lua_tostring(L,-1));}
}

结果：