转载一篇将C/C++ 与lua混合使用讲的比较入门的文章

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了转载一篇将C/C++ 与lua混合使用讲的比较入门的文章相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

转自 http://www.open-open.com/home/space-6246-do-blog-id-1426.html

 

Lua是一个嵌入式的脚本语言，它不仅可以单独使用还能与其它语言混合调用。
Lua与其它脚本语言相比，其突出优势在于：

  1. 可扩展性。Lua的扩展性非常卓越，以至于很多人把Lua用作搭建领域语言的工具（注：比如游戏脚本）。Lua被设计为易于扩展的，可以通过Lua代码或者 C代码扩展，Lua的很多功能都是通过外部库来扩展的。Lua很容易与C/C++、java、fortran、Smalltalk、Ada，以及其他语言接口。
  2. 简单。Lua本身简单，小巧；内容少但功能强大，这使得Lua易于学习，很容易实现一些小的应用。他的完全发布版（代码、手册以及某些平台的二进制文件）仅用一张软盘就可以装得下。
  3. 高效率。Lua有很高的执行效率，统计表明Lua是目前平均效率最高的脚本语言。
  4. 与平台无关。Lua几乎可以运行在所有我们听说过的系统上，如NextStep、OS/2、PlayStation II (Sony)、Mac OS-9、OS X、BeOS、MS-DOS、IBM mainframes、EPOC、PalmOS、MCF5206eLITE Evaluation Board、RISC OS，及所有的Windows和Unix。Lua不是通过使用条件编译实现平台无关，而是完全使用ANSI (ISO) C，这意味着只要你有ANSI C编译器你就可以编译并使用Lua。

要在C++中使用Lua非常简单，不管是GCC,VC还是C++Builder, 最简单的方法就是把Lua源码中除lua.c，luac.c和print.c以外的所有c文件与你的代码一起编译链接（或加入到工程中）即可。
当然，为了方便维护，最好还是先把Lua编译成库文件再加入工程。方法如下：

GCC

    直接在Lua所在目录下make [环境]

    这里的[环境]可以是：aix ansi bsd freebsd generic linux macosx mingw posix solaris

    如果你的环境不在这个列表中，你可以试试ansi或posix。

 

VC

    在命令行环境下进入Lua所在目录，执行etc\luavs.bat编译。

 

C++Builder

    请看我的Blog，如何在C++Builder里编译Lua

 

头文件

    因为Lua是用C语言写的，除非编译lua库时指定编译器强制以C++方式编译，否则在C++工程中应该这样包含lua头文件：

  1. extern "C" {
  2. #include "lua.h"
  3. #include "lualib.h"
  4. #include "lauxlib.h"
  5. }

 

例一，简单运行Lua代码

  1. extern "C" {
  2. #include "lua.h"
  3. #include "lualib.h"
  4. #include "lauxlib.h"
  5. }
  6.  
  7. #include <iostream>
  8. #include <string>
  9. using namespace std;

11.int main()

12.{

  1. lua_State *L = lua_open();    //初始化lua
  2. luaL_openlibs(L);    //载入所有lua标准库
  4. string s;
  5. while(getline(cin,s))    //从cin中读入一行到s
  6. {
  7. //载入s里的lua代码后执行
  8. bool err = luaL_loadbuffer(L, s.c_str(), s.length(),
  9. "line") || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
  10. if(err)
  11. {
  12. //如果错误，显示
  13. cerr << lua_tostring(L, -1);
  14. //弹出错误信息所在的最上层栈
  15. lua_pop(L, 1);
  16. }
  17. }
  19. lua_close(L);//关闭
  20. return 0;

33.}


    这已经是一个功能完备的交互方式Lua解释器了。

    输入print "hello world"

    输出hello world

    输入for i=1,10 do print(i) end

    输出从1到10


    要调用Lua，首先要使用lua_open(对于5.0以后版本的Lua,建议使用luaL_newstate代替)产生一个lua_State，在使用完后调用lua_close关闭。
    所有Lua与C之间交换的数据都是通过Lua中的栈来中转的。
    在本例中：
        luaL_loadbuffer的功能是载入并编译内存中的一段Lua代码，然后作为一个代码块(称为chunk)压入栈中，其中的最后一个参数作为代码块的名称用于调试。和它功能类似的还有luaL_loadfile（载入文件）,luaL_loadstring（载入字符串，本例中也可用它代替luaL_loadbuffer）。它们有一个相同的前缀：luaL_，为了简化编程，Lua C API将库中的核心函数包装后作为辅助函数提供一些常用功能，它们的形式都是luaL_*，如这里的三个luaL_load*都调用了lua_load。
        lua_pcall从栈顶取得函数并执行，如果出错，则返回一个非0值并把错误信息压入栈顶。关于它的更详细信息会在“例三，在C++中调用Lua子函数”中介绍。
        如果宿主程序检测到错误，就用lua_tostring从栈顶取得错误信息转成字符串输出，然后弹出这个错误信息。
    lua_tostring里的第二个参数指定要操作的数据处于栈的哪个位置，因为所有的数据只能通过栈来交换，所以很多Lua的C API都会要求指定栈的位置。1表示在栈中的第一个元素（也就是第一个被压入栈的），下一个索引是2，以此类推。我们也可以用栈顶作为参照来存取元素，使用负数：-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。

例二，与Lua交换数据

  1. extern "C" {
  2. #include "lua.h"
  3. #include "lualib.h"
  4. #include "lauxlib.h"
  5. }
  6.  
  7. #include <iostream>
  8. #include <string>
  9. using namespace std;

11.int main()

12.{

  1. //Lua示例代码
  2. char *szLua_code =
  3. "r = string.gsub(c_Str, c_Mode, c_Tag) --宿主给的变量 "
  4. "u = string.upper(r)";
  5. //Lua的字符串模式
  6. char *szMode = "(%w+)%s*=%s*(%w+)";
  7. //要处理的字符串
  8. char *szStr = "key1 = value1 key2 = value2";
  9. //目标字符串模式
  10. char *szTag = "<%1>%2</%1>";
  12. lua_State *L = luaL_newstate();
  13. luaL_openlibs(L);
  15. //把一个数据送给Lua
  16. lua_pushstring(L, szMode);
  17. lua_setglobal(L, "c_Mode");
  18. lua_pushstring(L, szTag);
  19. lua_setglobal(L, "c_Tag");
  20. lua_pushstring(L, szStr);
  21. lua_setglobal(L, "c_Str");
  23. //执行
  24. bool err = luaL_loadbuffer(L, szLua_code, strlen(szLua_code),
  25. "demo") || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
  26. if(err)
  27. {
  28. //如果错误，显示
  29. cerr << lua_tostring(L, -1);
  30. //弹出栈顶的这个错误信息
  31. lua_pop(L, 1);
  32. }
  33. else
  34. {
  35. //Lua执行后取得全局变量的值
  36. lua_getglobal(L, "r");
  37. cout << "r = " << lua_tostring(L,-1) << endl;
  38. lua_pop(L, 1);
  40. lua_getglobal(L, "u");
  41. cout << "u = " << lua_tostring(L,-1) << endl;    
  42. lua_pop(L, 1);
  43. }
  44. lua_close(L);
  45. return 0;

58.}


    这段代码把字符串中的key=value字符串全部转换成XML格式<key>value</key>
    在这个例子中，C++程序通过调用lua_pushstring把C字符串压入栈顶，lua_setglobal的作用是把栈顶的数据传到Lua环境中作为全局变量。
    执行代码完成后，使用lua_getglobal从Lua环境中取得全局变量压入栈顶，然后使用lua_tostring把栈顶的数据转成字符串。由于lua_tostring本身没有出栈功能，所以为了平衡（即调用前与调用后栈里的数据量不变），使用lua_pop弹出由lua_setglobal压入的数据。
    从上面的例子可以看出，C++和Lua之间一直围绕着栈在转，可见栈是极为重要的。有必要列出一些Lua C API中的主要栈操作先，它们的作用直接可以从函数名中看出。
压入元素到栈里

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);

void lua_pushcfunction (lua_State *L, lua_CFunction fn);


查询栈里的元素

lua_isnil (lua_State *L, int index);

lua_isboolean (lua_State *L, int index);

int lua_isnumber (lua_State *L, int index);

int lua_isstring (lua_State *L, int index);

int lua_isfunction (lua_State *L, int index);

int lua_istable (lua_State *L, int index);

int lua_isuserdata (lua_State *L, int index);

lua_islightuserdata (lua_State *L, int index);

lua_isthread (lua_State *L, int index);

 

转换栈里的元素

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);

const char *    lua_tolstring (lua_State *L, int idx, size_t *len);

size_t            lua_strlen (lua_State *L, int index);

lua_CFunction   lua_tocfunction (lua_State *L, int idx);

void *          lua_touserdata (lua_State *L, int idx);

lua_State *     lua_tothread (lua_State *L, int idx);

 

Lua栈的维护

int  lua_gettop (lua_State *L);

    取得栈顶元素的索引，即栈中元素的个数

void lua_settop (lua_State *L, int index);

    设置栈顶索引，即设置栈中元素的个数，如果index<0，则从栈顶往下数，下同

void lua_pushvalue (lua_State *L, int index);

    把栈中指定索引的元素复制一份到栈顶

void lua_remove (lua_State *L, int index);

    删除指定索引的元素

void lua_insert (lua_State *L, int index);

    移动栈顶元素到指定索引的位置，栈中数目没有改变

void lua_replace (lua_State *L, int index);

    从栈顶弹出元素值并将其设置到指定索引位置，栈中的数目减一

int  lua_checkstack (lua_State *L, int extra);

    确保堆栈上至少有 extra 个空位。如果不能把堆栈扩展到相应的尺寸，函数返回 false 。这个函数永远不会缩小堆栈。

int  lua_pop(L,n)

    从栈顶弹出n个元素，它是一个lua_settop的包装：#define lua_pop(L,n)  lua_settop(L, -(n)-1)

 

表的操作
上面的列表中并没有lua_pushtable和lua_totable，那么怎样取得或设置Lua中的table数据呢？
在Lua中，table是一个很重要的数据类型，在table中不仅可以象C中的数据一样放一组数据，还可以象map一样以key=value的方式存放数据，如Lua代码中的:

tb = {"abc",12,true,x=10,y=20,z=30}

    前三个数据可以用tb[1]~tb[3]取得
    而后三个数据通过tb.x, tb.y, tb.z取得
尽管看起来很牛叉，不过剥开神奇的外衣，实际上Lua的table中，所有的数据都是以key=value的形式存放的，这句Lua代码也可以写成：

tb = {[1]="abc", [2]=12, [3] = true, ["x"]=10, ["y"]=20, ["z"]=30}

    它的形式就是[key]=value，所谓的tb.x只是tb["x"]的语法糖而已，如果愿意，也可以用tb["x"]取得这个数据10。
我们把上面的例子改成使用表的

  1. ...
  2. int main()
  3. {
  4.     //Lua示例代码，使用table
  5.     char *szLua_code =
  6.         "x = {} --用于存放结果的table "
  7.         "x[1],x[2] = string.gsub(c.Str, c.Mode, c.Tag) --x[1]里是结果，x[2]里是替换次数 "
  8.         "x.u = string.upper(x[1])";
  9.     //Lua的字符串模式
  10. char *szMode = "(%w+)%s*=%s*(%w+)";
  11. //要处理的字符串
  12. char *szStr = "key1 = value1 key2 = value2";
  13. //目标字符串模式
  14. char *szTag = "<%1>%2</%1>";
  16. lua_State *L = luaL_newstate();
  17. luaL_openlibs(L);
  19. //把一个tabele送给Lua
  20. lua_newtable(L);    //新建一个table并压入栈顶
  21. lua_pushstring(L, "Mode");// key
  22. lua_pushstring(L, szMode);// value
  23. //设置newtable[Mode]=szMode
  24. //由于上面两次压栈，现在table元素排在栈顶往下数第三的位置
  25. lua_settable(L, -3);
  26. //lua_settable会自己弹出上面压入的key和value
  28. lua_pushstring(L, "Tag");// key
  29. lua_pushstring(L, szTag);// value
  30. lua_settable(L, -3);    //设置newtable[Tag]=szTag
  32. lua_pushstring(L, "Str");// key
  33. lua_pushstring(L, szStr);// value
  34. lua_settable(L, -3);    //设置newtable[Str]=szStr
  36. lua_setglobal(L,"c"); //将栈顶元素（newtable）置为Lua中的全局变量c
  38. //执行
  39. bool err = luaL_loadbuffer(L, szLua_code, strlen(szLua_code),
  40. "demo") || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
  41. if(err)
  42. {
  43. //如果错误，显示
  44. cerr << lua_tostring(L, -1);
  45. //弹出栈顶的这个错误信息
  46. lua_pop(L, 1);
  47. }
  48. else
  49. {
  50. //Lua执行后取得全局变量的值
  51. lua_getglobal(L, "x");
  53. //这个x应该是个table
  54. if(lua_istable(L,-1))
  55. {
  56. //取得x.u,即x["u"]
  57. lua_pushstring(L,"u");    //key
  58. //由于这次压栈，x处于栈顶第二位置
  59. lua_gettable(L,-2);
  60. //lua_gettable会弹出上面压入的key，然后把对应的value压入
  61. //取得数据，然后从栈中弹出这个value
  62. cout << "x.u = " << lua_tostring(L,-1) << endl;
  63. lua_pop(L, 1);
  65. //取得x[1]和x[2]
  66. for(int i=1; i<=2; i++)
  67. {
  68. //除了key是数字外，与上面的没什么区别
  69. lua_pushnumber(L,i);
  70. lua_gettable(L,-2);
  71. cout << "x[" << i <<"] = " << lua_tostring(L,-1) << endl;
  72. lua_pop(L, 1);
  73. }
  74. }
  76. //弹出栈顶的x
  77. lua_pop(L, 1);
  78. }
  79. lua_close(L);
  80. return 0;

81.}

本例中用到的新Lua C API是：

void lua_newtable (lua_State *L);

    新建一个空的table并压入栈顶。

void lua_settable (lua_State *L, int idx);

    lua_settable以table在栈中的索引作为参数，并将栈顶的key和value出栈，用这两个值修改table。

void lua_gettable (lua_State *L, int idx);

    lua_gettable以table在栈中的索引作为参数，弹出栈顶的元素作为key，返回与key对应的value并压入栈顶。

最后，Lua告别针对table提供了存取函数

void lua_rawgeti (lua_State *L, int idx, int n)

    取得table[n]并放到栈顶，上例中69-70行的lua_pushnumber(L,i);lua_gettable(L,-2);可以用lua_rawgeti(L,-1)代替。

lua_getfield (lua_State *L, int idx, const char *k)

    取得table.k并放到栈顶，上例中57-59行的lua_pushstring(L,"u");lua_gettable(L,-2);可以替换成lua_getfield(L,-1,"u")。

void lua_setfield (lua_State *L, int idx, const char *k)

    把栈顶的数据作为value放入table.k中，上例中的形如lua_pushstring(L, "key");lua_pushstring(L, value);lua_settable(L, -3);可以改成lua_pushstring(L, value);lua_setfield(L,-2,"key");的形式。

void lua_rawseti (lua_State *L, int idx, int n)

    把栈顶的数据作为value放入table[n]中

 

 

 

例三，在C++中调用Lua子函数

    在Lua中，函数和boolean一样也属于基本数据类型，所以同样可以使用lua_getglobal来取得函数，剩下的问题只是怎样执行它（函数元素）的问题了。

  1. ...
  2. int main()
  3. {
  4.     //Lua示例代码，是一个函数
  5.     char *szLua_code =
  6.         "function gsub(Str, Mode, Tag)"
  7.         "    a,b = string.gsub(Str, Mode, Tag) "
  8.         "    c = string.upper(a) "
  9.         "    return a,b,c --多个返回值 "
  10. "end";
  11. //Lua的字符串模式
  12. char *szMode = "(%w+)%s*=%s*(%w+)";
  13. //要处理的字符串
  14. char *szStr = "key1 = value1 key2 = value2";
  15. //目标字符串模式
  16. char *szTag = "<%1>%2</%1>";
  18. lua_State *L = luaL_newstate();
  19. luaL_openlibs(L);
  21. //执行
  22. bool err = luaL_loadbuffer(L, szLua_code, strlen(szLua_code),
  23. "demo") || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
  24. if(err)
  25. {
  26. cerr << lua_tostring(L, -1);
  27. lua_pop(L, 1);
  28. }
  29. else
  30. {
  31. //Lua执行后取得全局变量的值
  32. lua_getglobal(L, "gsub");
  33. if(lua_isfunction(L,-1))    //确认一下是个函数
  34. {
  35. //依次放入三个参数
  36. lua_pushstring(L,szStr);
  37. lua_pushstring(L,szMode);
  38. lua_pushstring(L,szTag);
  39. //调用,我们有3个参数，要得到2个结果
  40. //你可能注意到gsub函数返回了3个，不过我们只要2个，这没有问题
  41. //没有使用错误处理回调，所以lua_pcall最后一个参数是0
  42. if(0 != lua_pcall(L, 3, 2, 0))
  43. {
  44. //如果错误，显示
  45. cerr << lua_tostring(L, -1);
  46. lua_pop(L, 1);                
  47. }
  48. else
  49. {
  50. //正确，得到两个结果，注意在栈里的顺序
  51. cout << "a = " << lua_tostring(L, -2) << endl;
  52. cout << "b = " << lua_tostring(L, -1) << endl;
  53. //弹出这两个结果
  54. lua_pop(L, 2);
  55. }
  56. }
  57. else
  58. {
  59. lua_pop(L,1);
  60. }
  61. }
  62. lua_close(L);
  63. return 0;

64.}


    调用Lua子函数使用的是lua_pcall函数，我们的所有例子中都有这个函数，它的说明如下:

        lua_pcall (lua_State *L, int nargs, int nresults, int errfunc);

        作用：以保护模式调用一个函数。
        要调用一个函数请遵循以下协议：首先，要调用的函数应该被压入堆栈；接着，把需要传递给这个函数的参数按正序压栈；这是指第一个参数首先压栈。最后调用lua_pcall；
        nargs 是你压入堆栈的参数个数。当函数调用完毕后，所有的参数以及函数本身都会出栈。而函数的返回值这时则被压入堆栈。返回值的个数将被调整为 nresults 个，除非 nresults 被设置成 LUA_MULTRET。在这种情况下，所有的返回值都被压入堆栈中。 Lua 会保证返回值都放入栈空间中。函数返回值将按正序压栈（第一个返回值首先压栈），因此在调用结束后，最后一个返回值将被放在栈顶。
        如果有错误发生的话， lua_pcall 会捕获它，然后把单一的值（错误信息）压入堆栈，然后返回错误码。lua_pcall 总是把函数本身和它的参数从栈上移除。
        如果 errfunc 是 0 ，返回在栈顶的错误信息就和原始错误信息完全一致。否则，这个函数会被调用而参数就是错误信息。错误处理函数的返回值将被 lua_pcall 作为出错信息返回在堆栈上。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

闭包和伪索引

http://www.cppprog.com/2009/0210/63.html

例四，在Lua代码中调用C++函数

    能Lua代码中调用C函数对Lua来说至关重要，让Lua能真正站到C这个巨人的肩膀上。
    要写一个能让Lua调用的C函数，就要符合lua_CFunction定义：typedef int (*lua_CFunction) (lua_State *L);
    当Lua调用C函数的时候，同样使用栈来交互。C函数从栈中获取她的参数，调用结束后将结果放到栈中，并返回放到栈中的结果个数。
    这儿有一个重要的概念：用来交互的栈不是全局栈，每一个函数都有他自己的私有栈。当Lua调用C函数的时候，第一个参数总是在这个私有栈的index=1的位置。

  1. ...
  2. #include <complex> //复数
  3.  
  4. //C函数，做复数计算，输入实部，虚部。输出绝对值和角度
  5. int calcComplex(lua_State *L)
  6. {
  7.     //从栈中读入实部，虚部
  8.     double r = luaL_checknumber(L,1);
  9.     double i = luaL_checknumber(L,2);
  10. complex<double> c(r,i);
  11. //存入绝对值
  12. lua_pushnumber(L,abs(c));
  13. //存入角度
  14. lua_pushnumber(L,arg(c)*180.0/3.14159);
  15. return 2;//两个结果

16.}

18.int main()

19.{

  1. char *szLua_code =
  2. "v,a = CalcComplex(3,4) "
  3. "print(v,a)";
  5. lua_State *L = luaL_newstate();
  6. luaL_openlibs(L);
  8. //放入C函数
  9. lua_pushcfunction(L, calcComplex);
  10. lua_setglobal(L, "CalcComplex");
  12. //执行
  13. bool err = luaL_loadstring(L, szLua_code) || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
  14. if(err)
  15. {
  16. cerr << lua_tostring(L, -1);
  17. lua_pop(L, 1);
  18. }
  20. lua_close(L);
  21. return 0;

41.}

    结果返回5 53.13...，和其它数据一样，给Lua代码提供C函数也是通过栈来操作的，因为lua_pushcfunction和lua_setglobal的 组合很常用，所以Lua提供了一个宏:
    #define lua_register(L,n,f) (lua_pushcfunction(L, (f)), lua_setglobal(L, (n)))
    这两句代码也就可写成lua_register(L,"CalcComplex",calcComplex);
   

闭包(closure)

    在编写用于Lua的C函数时，我们可能需要一些类似于面向对象的能力，比如我们想在Lua中使用象这样的一个计数器类:

  1. struct CCounter{
  2.     CCounter()
  3.         :m_(0){}
  4.     int count(){
  5.         return ++i;
  6.     }
  7. private:
  8.     int m_;
  9. };

    这里如果我们仅仅使用lua_pushcfunction提供一个count函数已经不能满足要求(使用static? 不行，这样就不能同时使用多个计数器，并且如果程序中有多个Lua环境的话它也不能工作)。
    这时我们就需要一种机制让数据与某个函数关联，形成一个整体，这就是Lua中的闭包，而闭包里与函数关联的数据称为UpValue。
    使用Lua闭包的方法是定义一个工厂函数，由它来指定UpValue的初值和对应的函数，如：

  1. ...
  2. //计算函数
  3. int count(lua_State *L)
  4. {
  5.     //得到UpValue
  6.     double m_ = lua_tonumber(L, lua_upvalueindex(1));
  7.     //更改UpValue
  8.     lua_pushnumber(L, ++m_);
  9.     lua_replace(L, lua_upvalueindex(1));
  10. //返回结果（直接复制一份UpValue作为结果）
  11. lua_pushvalue(L, lua_upvalueindex(1));
  12. return 1; 

13.}

14.//工厂函数，把一个数字和count函数关联打包后返回闭包。

15.int newCount(lua_State *L)

16.{

  1. //计数器初值（即UpValue）
  2. lua_pushnumber(L,0);
  3. //放入计算函数，告诉它与这个函数相关联的数据个数
  4. lua_pushcclosure(L, count, 1);
  5. return 1;//一个结果,即函数体

22.}

24.int main()

25.{

  1. char *szLua_code =
  2. "c1 = NewCount() "
  3. "c2 = NewCount() "
  4. "for i=1,5 do print(c1()) end "
  5. "for i=1,5 do print(c2()) end";
  7. lua_State *L = luaL_newstate();
  8. luaL_openlibs(L);
  10. //放入C函数
  11. lua_register(L,"NewCount",newCount);
  13. //执行
  14. bool err = luaL_loadstring(L, szLua_code) || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
  15. if(err)
  16. {
  17. cerr << lua_tostring(L, -1);
  18. lua_pop(L, 1);
  19. }
  21. lua_close(L);
  22. return 0;

48.}


    执行结果是：

    1

    2

    3

    4

    5

    1

    2

    3

    4

    5


    可以发现这两个计算器之间没有干扰，我们成功地在Lua中生成了两个“计数器类”。
    这里的关键函数是lua_pushcclosure，她的第二个参数是一个基本函数（例子中是count），第三个参数是UpValue的个数（例子中为 1）。在创建新的闭包之前，我们必须将关联数据的初始值入栈，在上面的例子中，我们将数字0作为初始值入栈。如预期的一样， lua_pushcclosure将新的闭包放到栈内，因此闭包作为newCounter的结果被返回。
    实际上，我们之前使用的lua_pushcfunction只是lua_pushcclosure的一个特例：没有UpValue的闭包。查看它的声明可 以知道它只是一个宏而已：
        #define lua_pushcfunction(L,f)    lua_pushcclosure(L, (f), 0)
    在count函数中，通过lua_upvalueindex(i)得到当前闭包的UpValue所在的索引位置，查看它的定义可以发现它只是一个简单的 宏：
        #define lua_upvalueindex(i)    (LUA_GLOBALSINDEX-(i))
    宏里的LUA_GLOBALSINDEX是一个伪索引，关于伪索引的知识请看下节

伪索引

    伪索引除了它对应的值不在栈中之外，其他都类似于栈中的索引。Lua C API中大部分接受索引作为参数的函数，也都可以接受假索引作为参数。
    伪索引被用来访问线程的环境，函数的环境，Lua注册表，还有C函数的UpValue。

  • 线程的环境（也就是放全局变量的地方）通常在伪索引 LUA_GLOBALSINDEX 处。
  • 正在运行的 C 函数的环境则放在伪索引 LUA_ENVIRONINDEX 之处。
  • LUA_REGISTRYINDEX则存放着Lua注册表。
  • C函数UpValue的存放位置见上节。

    这里要重点讲的是LUA_GLOBALSINDEX和LUA_REGISTRYINDEX，这两个伪索引处的数据是table类型的。
    LUA_GLOBALSINDEX位置上的table存放着所有的全局变量，比如这句
    lua_getfield(L, LUA_GLOBALSINDEX, varname);
    就是取得名为varname的全局变量，我们之前一直使用的lua_getglobal就是这样定义的:#define lua_getglobal(L,s)    lua_getfield(L, LUA_GLOBALSINDEX, (s))
    下面的代码利用LUA_GLOBALSINDEX得到所有的全局变量

  1. int main()
  2. {
  3.     char *szLua_code =
  4.         "a=10 "
  5.         "b=\"hello\" "
  6.         "c=true";
  7.  
  8.     lua_State *L = luaL_newstate();
  9.     luaL_openlibs(L);
  11. //执行
  12. bool err = luaL_loadstring(L, szLua_code) || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
  13. if(err)
  14. {
  15. cerr << lua_tostring(L, -1);
  16. lua_pop(L, 1);
  17. }
  18. else
  19. {
  20. //遍历LUA_GLOBALSINDEX所在的table得到
  21. lua_pushnil(L);
  22. while(0 != lua_next(L,LUA_GLOBALSINDEX))
  23. {
  24. // ‘key‘ （在索引 -2 处） 和 ‘value‘ （在索引 -1 处）
  25. /*
  26. 在遍历一张表的时候，不要直接对 key 调用 lua_tolstring ，
  27. 除非你知道这个 key 一定是一个字符串。
  28. 调用 lua_tolstring 有可能改变给定索引位置的值；
  29. 这会对下一次调用 lua_next 造成影响。
  30. 所以复制一个key到栈顶先
  31. */
  32. lua_pushvalue(L, -2);
  33. printf("%s - %s ",
  34. lua_tostring(L, -1),    //key,刚才复制的
  35. lua_typename(L, lua_type(L,-2))); //value，现在排在-2的位置了
  36. // 移除 ‘value‘ 和复制的key；保留源 ‘key‘ 做下一次叠代
  37. lua_pop(L, 2);
  38. }
  39. }
  40. lua_close(L);
  41. return 0;

42.}


    LUA_REGISTRYINDEX伪索引处也存放着一个table，它就是Lua注册表(registry)。这个注册表可以用来保存任何C代码想保存 的Lua值。
    加入到注册表里的数据相当于全局变量，不过只有C代码可以存取而Lua代码不能。因此用它来存储函数库（在下一节介绍）中的一些公共变量再好不过了。

 

   一个Lua库实际上是一个定义了一系列Lua函数的代码块，并将这些函数保存在适当的地方，通常作为table的域来保存。Lua的C库就是这样实现的。
    作为一个完整的库，我们还需要写一个函数来负责把库中的所有公共函数放到table里，然后注册到Lua全局变量里，就像luaopen_*做的一样。 Lua为这种需求提供了辅助函数luaL_register，它接受一个C函数的列表和他们对应的函数名，并且作为一个库在一个table中注册所有这些函数。
下例中注册了一个名为Files的库，定义了三个库函数：FindFirst,FindNext,FindClose。

  1. extern "C" {
  2. #include "lua.h"
  3. #include "lualib.h"
  4. #include "lauxlib.h"
  5. }
  6.  
  7. #include <iostream>
  8. #include <string>
  9. #include <windows.h>

10.using namespace std;

12.//函数库示例，Windows下查找文件功能

13.//输入:string路径名

14.//输出:userdata存放Handle(如果没找到，则是nil), string文件名

15.int findfirst( lua_State *L )

16.{

  1. WIN32_FIND_DATAA FindFileData;
  2. HANDLE hFind = ::FindFirstFileA(luaL_checkstring(L,1), &FindFileData);
  4. if(INVALID_HANDLE_VALUE == hFind)
  5. lua_pushnil(L);
  6. else
  7. lua_pushlightuserdata(L, hFind);
  9. lua_pushstring(L, FindFileData.cFileName);
  11. return 2;

28.}

30.//输入:userdata:findfirst返回的Handle

31.//输出:string：文件名，如果没找到，则返回nil

32.int findnext( lua_State *L )

33.{

  1. WIN32_FIND_DATAA FindFileData;
  2. if(::FindNextFileA(lua_touserdata(L,1),&FindFileData))
  3. lua_pushstring(L, FindFileData.cFileName);
  4. else
  5. lua_pushnil(L);
  6. return 1;

40.}

42.//输入:userdata:findfirst返回的Handle

43.//没有输出

44.int findclose( lua_State *L )

45.{

  1. ::FindClose(lua_touserdata(L,1));
  2. return 0;

48.}

50.//注册函数库

51.static const struct luaL_reg lrFiles [] = {

  1. {"FindFirst", findfirst},
  2. {"FindNext", findnext},
  3. {"FindClose", findclose},
  4. {NULL, NULL}    /* sentinel */

56.};

57.int luaopen_Files (lua_State *L) {

  1. luaL_register(L, "Files", lrFiles);
  2. return 1;

60.}

62.int main()

63.{

  1. char* szLua_code=
  2. "hFind,sFile = Files.FindFirst(‘c:\\\\*.*‘); "
  3. "if hFind then "
  4. "    repeat "
  5. "        print(sFile) "
  6. "        sFile = Files.FindNext(hFind) "
  7. "    until sFile==nil; "
  8. "    Files.FindClose(hFind) "
  9. "end";
  10. lua_State *L = luaL_newstate();
  11. luaL_openlibs(L);
  12. luaopen_Files(L);
  14. bool err = luaL_loadstring(L, szLua_code) || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
  15. if(err)
  16. {
  17. cerr << lua_tostring(L, -1);
  18. lua_pop(L, 1);
  19. }
  20. lua_close(L);
  21. return 0;

85.}


    本例运行结果是显示出C盘根目录下所有的文件名。
    Lua官方建议把函数库写进动态链接库中(windows下.dll文件，linux下.so文件)，这样就可以在Lua代码中使用loadlib函数动 态载入函数库
例如，我们把上面的例子改成动态链接库版本：
DLL代码,假定生成的文件名为fileslib.dll：

  1. extern "C" {
  2. #include "lua.h"
  3. #include "lualib.h"
  4. #include "lauxlib.h"
  5. }
  6. #include <windows.h>
  7.  
  8. BOOL APIENTRY DllMain( HMODULE hModule,
  9.                        DWORD  ul_reason_for_call,
  10. LPVOID lpReserved
  11. )

12.{

  1. return TRUE;

14.}

16.//函数库示例，Windows下查找文件功能

17.//输入:string路径名

18.//输出:userdata存放Handle(如果没找到，则是nil), string文件名

19.int findfirst( lua_State *L )

20.{

  1. WIN32_FIND_DATAA FindFileData;
  2. HANDLE hFind = ::FindFirstFileA(luaL_checkstring(L,1), &FindFileData);
  4. if(INVALID_HANDLE_VALUE == hFind)
  5. lua_pushnil(L);
  6. else
  7. lua_pushlightuserdata(L, hFind);
  9. lua_pushstring(L, FindFileData.cFileName);
  11. return 2;

32.}

34.//输入:userdata:findfirst返回的Handle

35.//输出:string：文件名，如果没找到，则返回nil

36.int findnext( lua_State *L )

37.{

  1. WIN32_FIND_DATAA FindFileData;
  2. if(::FindNextFileA(lua_touserdata(L,1),&FindFileData))
  3. lua_pushstring(L, FindFileData.cFileName);
  4. else
  5. lua_pushnil(L);
  6. return 1;

44.}

46.//输入:userdata:findfirst返回的Handle

47.//没有输出

48.int findclose( lua_State *L )

49.{

  1. ::FindClose(lua_touserdata(L,1));
  2. return 0;

52.}

54.//注册函数库

55.static const struct luaL_reg lrFiles [] = {

  1. {"FindFirst", findfirst},
  2. {"FindNext", findnext},
  3. {"FindClose", findclose},
  4. {NULL, NULL}    /* sentinel */

60.};

61.//导出，注意原型为typedef int (*lua_CFunction) (lua_State *L);

62.extern "C"    __declspec(dllexport) int luaopen_Files (lua_State *L) {

  1. luaL_register(L, "Files", lrFiles);
  2. return 1;

65.}

Lua调用代码（或者直接使用Lua.exe调用，dll文件必须处于package.cpath指定的目录中，默认与执行文件在同一目录即可）：

  1. extern "C" {
  2. #include "lua.h"
  3. #include "lualib.h"
  4. #include "lauxlib.h"
  5. }
  6.  
  7. #include <iostream>
  8. #include <string>
  9. #include <windows.h>

10.using namespace std;

12.int main()

13.{

  1. char* szLua_code=
  2. "fileslib = package.loadlib(‘fileslib.dll‘, ‘luaopen_Files‘) "
  3. "fileslib() "
  4. "hFind,sFile = Files.FindFirst(‘c:\\\\*.*‘); "
  5. "if hFind then "
  6. "    repeat "
  7. "        print(sFile) "
  8. "        sFile = Files.FindNext(hFind) "
  9. "    until sFile==nil; "
  10. "    Files.FindClose(hFind) "
  11. "end";
  12. lua_State *L = luaL_newstate();
  13. luaL_openlibs(L);
  15. bool err = luaL_loadstring(L, szLua_code) || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
  16. if(err)
  17. {
  18. cerr << lua_tostring(L, -1);
  19. lua_pop(L, 1);
  20. }
  21. lua_close(L);
  22. return 0;

36.}


Lua代码里使用package.loadlib得到动态链接库中的luaopen_Files函数，然后调用它注册到Lua中，如果动态链接库中的导出 函数名称满足luaopen_<库名>的话，还可以使用require直接载入。
比如，如果把本例中的DLL代码里的导出函数名luaopen_Files改成luaopen_fileslib的话,Lua代码便可以改成:

  1. char* szLua_code=
  2.         "require(‘fileslib‘) "
  3.         "hFind,sFile = Files.FindFirst(‘c:\\\\*.*‘); "
  4.         ...

例五，与Lua交换自定义数据

    由于Lua中的数据类型远不能满足C语言的需要，为此Lua提供了userdata，一个userdata提供了一个在Lua中没有预定义操作的raw内 存区域。
    在例四的函数库代码中我们已经使用过lightuserdata，它是userdata的一个特例：一个表示C指针的值（也就是一个void *类型的值）。
    下面的例子我们使用userdata来给Lua提供一个窗体类用于建立，显示窗体。为了简化窗体控制代码，在C函数中我们使用了C++Builder的 VCL库，所以下面的代码要在C++Builder下编译才能通过。当然，稍微修改一下也可以使用MFC,QT,wxWidget等来代替。

  1. //---------------------------------------------------------------------------
  2. #include <vcl.h>
  3. extern "C" {
  4. #include "lua.h"
  5. #include "lualib.h"
  6. #include "lauxlib.h"
  7. }
  8.  
  9. #include <iostream>

10.#pragma hdrstop

11.//---------------------------------------------------------------------------

12.#pragma argsused

14.typedef TWinControl* PWinControl;

15.//创建窗体，输入父窗体（或nil），类型，标题

16.//输出创建后的窗体

17.int newCtrl(lua_State *L)

18.{

  1. //input:TWinControl *Parent, type(TForm,TButton,TEdit), text(optional)
  2. TWinControl *Parent = NULL;
  3. //从userdata中取得TWinControl*
  4. if(lua_isuserdata(L,1))
  5. Parent = *(PWinControl*)lua_touserdata(L,1);
  6. String Type = UpperCase(luaL_checkstring(L, 2));
  7. String Text = lua_tostring(L, 3);
  9. TWinControl *R = NULL;
  11. if(Type == "FORM")
  12. {
  13. R = new TForm(Application);
  14. }
  15. else if(Type == "BUTTON")
  16. {
  17. R = new TButton(Application);
  18. }
  19. else if(Type == "EDIT")
  20. {
  21. R = new TEdit(Application);
  22. }
  23. else
  24. {
  25. luaL_error(L, "unknow type!");
  26. }
  28. if(Parent)
  29. R->Parent = Parent;
  31. if(!Text.IsEmpty())
  32. ::SetWindowText(R->Handle, Text.c_str());
  34. //新建userdata，大小为sizeof(PWinControl)，用于存放上面生成的窗体指针
  35. PWinControl* pCtrl = (PWinControl*)lua_newuserdata(L,sizeof(PWinControl));
  36. *pCtrl = R;
  37. return 1;

56.}

58.//显示窗体

59.int showCtrl(lua_State *L)

60.{

  1. //input: TWinControl*, for TForm, use ShowModal
  2. TWinControl* Ctrl = *(PWinControl*)lua_touserdata(L,1);
  3. TForm *fm = dynamic_cast<TForm*>(Ctrl);
  4. if(fm)
  5. fm->ShowModal();
  6. else
  7. Ctrl->Show();
  8. return 0;

69.}

71.//定位窗体，输入窗体，左，上，右，下

72.int posCtrl(lua_State *L)

73.{

  1. //input: TWinControl*, Left, Top, Right, Bottom
  2. TWinControl* Ctrl = *(PWinControl*)lua_touserdata(L,1);
  3. Ctrl->BoundsRect = TRect(
  4. luaL_checkint(L, 2),
  5. luaL_checkint(L, 3),
  6. luaL_checkint(L, 4),
  7. luaL_checkint(L, 5));
  9. return 0;

83.}

85.//删除窗体

86.int delCtrl(lua_State *L)

87.{

  1. //input: TWinControl*
  2. TWinControl* Ctrl = *(PWinControl*)lua_touserdata(L,1);
  3. delete Ctrl;
  4. return 0;

92.}

94.//把这些函数作为VCL函数库提供给Lua

95.static const struct luaL_reg lib_VCL [] = {

  1. {"new", newCtrl},
  2. {"del", delCtrl},
  3. {"pos", posCtrl},
  4. {"show", showCtrl},
  5.     {NULL, NULL}
  6. };
  7.  
  8. int luaopen_VCL (lua_State *L) {
  9.     luaL_register(L, "VCL", lib_VCL);
  10.     return 1;
  11. }
  12.  
  13. int main(int argc, char* argv[])
  14. {
  15.     char* szLua_code=
  16.         "fm = VCL.new(nil,‘Form‘,‘Lua Demo‘); "    //新建主窗体fm
  17.         "VCL.pos(fm, 200, 200, 500, 300); "        //定位
  18.         "edt = VCL.new(fm, ‘Edit‘, ‘Hello World‘); "  //在fm上建立一个编辑框edt
  19.         "VCL.pos(edt, 5, 5, 280, 28); "
  20.         "btn = VCL.new(fm, ‘Button‘, ‘Haha‘); "    //在fm上建立一个按钮btn
  21.         "VCL.pos(btn, 100, 40, 150, 63); "
  22.         "VCL.show(edt); "
  23.         "VCL.show(btn); "
  24.         "VCL.show(fm); "                       //显示
  25.         "VCL.del(fm);";                         //删除
  26.  
  27.     lua_State *L = luaL_newstate();
  28.     luaL_openlibs(L);
  29.     luaopen_VCL(L);
  30.  
  31.     bool err = luaL_loadstring(L, szLua_code) || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
  32.     if(err)
  33.     {
  34.         std::cerr << lua_tostring(L, -1);
  35.         lua_pop(L, 1);
  36.     }   
  37.  
  38.     lua_close(L);
  39.     return 0;
  40. }
  41. //---------------------------------------------------------------------------

 

使用metatable提供面向对象调用方式

    上面的VCL代码库为Lua提供了GUI的支持，但是看那些Lua代码，还处于面向过程时期。如何能把VCL.show(edt)之类的代码改成edt: show()这样的形式呢?还是先看代码：

  1. //---------------------------------------------------------------------------
  2. #include <vcl.h>
  3. extern "C" {
  4. #include "lua.h"
  5. #include "lualib.h"
  6. #include "lauxlib.h"
  7. }
  8.  
  9. #include <iostream>

10.#pragma hdrstop

11.//---------------------------------------------------------------------------

12.#pragma argsused

14.typedef TWinControl* PWinControl;

15.//创建窗体，输入父窗体（或nil），类型，标题

16.//输出创建后的窗体

17.int newCtrl(lua_State *L)

18.{

  1. //input:TWinControl *Parent, type(TForm,TButton,TEdit), text(optional)
  2. TWinControl *Parent = NULL;
  4. if(lua_isuserdata(L,1))
  5. Parent = *(PWinControl*)luaL_checkudata(L,1,"My_VCL");
  6. String Type = UpperCase(luaL_checkstring(L, 2));
  7. String Text = lua_tostring(L, 3);
  9. TWinControl *R = NULL;
  11. if(Type == "FORM")
  12. R = new TForm(Application);
  13. else if(Type == "BUTTON")
  14. R = new TButton(Application);
  15. else if(Type == "EDIT")
  16. R = new TEdit(Application);
  17. else
  18. luaL_error(L, "unknow type!");
  20. if(Parent)
  21. R->Parent = Parent;
  23. if(!Text.IsEmpty())
  24. ::SetWindowText(R->Handle, Text.c_str());
  26. //output TWinControl*
  27. PWinControl* pCtrl = (PWinControl*)lua_newuserdata(L,sizeof(PWinControl));
  28. *pCtrl = R;
  29. //关联metatable
  30. luaL_getmetatable(L, "My_VCL");
  31. lua_setmetatable(L, -2);
  32. return 1;

51.}

53.//显示窗体

54.int showCtrl(lua_State *L)

55.{

  1. //input: TWinControl*, for TForm, use ShowModal
  2. TWinControl* Ctrl = *(PWinControl*)luaL_checkudata(L,1,"My_VCL");
  3. TForm *fm = dynamic_cast<TForm*>(Ctrl);
  4. if(fm)
  5. fm->ShowModal();
  6. else
  7. Ctrl->Show();
  8. return 0;

64.}

66.//定位窗体，输入窗体，左，上，右，下

67.int posCtrl(lua_State *L)

68.{

  1. //input: TWinControl*, Left, Top, Right, Bottom
  2. TWinControl* Ctrl = *(PWinControl*)luaL_checkudata(L,1,"My_VCL");
  3. Ctrl->BoundsRect = TRect(
  4. luaL_checkint(L, 2),
  5. luaL_checkint(L, 3),
  6. luaL_checkint(L, 4),
  7. luaL_checkint(L, 5));
  9. return 0;

78.}

80.//删除窗体

81.int delCtrl(lua_State *L)

82.{

  1. //input: TWinControl*
  2. TWinControl* Ctrl = *(PWinControl*)luaL_checkudata(L,1,"My_VCL");
  3. delete Ctrl;
  4. return 0;

87.}

89.//把这些函数作为VCL函数库提供给Lua

90.static const struct luaL_reg lib_VCL [] = {

  1. {"new", newCtrl},
  2. {"del", delCtrl},
  3. {"pos", posCtrl},
  4. {"show", showCtrl},
  5. {NULL, NULL}

96.};

98.int luaopen_VCL (lua_State *L) {

  1. //建立metatable
  2.     luaL_newmetatable(L, "My_VCL");
  3.  
  4.     //查找索引，把它指向metatable自身（因为稍后我们会在metatable里加入一些成员）
  5.     lua_pushvalue(L, -1);
  6.     lua_setfield(L,-2,"__index");
  7.  
  8.     //pos方法
  9.     lua_pushcfunction(L, posCtrl);
  10.     lua_setfield(L,-2,"pos");
  11.  
  12.     //show方法
  13.     lua_pushcfunction(L, showCtrl);
  14.     lua_setfield(L,-2,"show");
  15.  
  16.     //析构，如果表里有__gc,Lua的垃圾回收机制会调用它。
  17.     lua_pushcfunction(L, delCtrl);
  18.     lua_setfield(L,-2,"__gc");
  19.  
  20.     luaL_register(L, "VCL", lib_VCL);
  21.     return 1;
  22. }
  23.  
  24. int main(int argc, char* argv[])
  25. {
  26.     char* szLua_code=
  27.         "local fm = VCL.new(nil,‘Form‘,‘Lua Demo‘); "    //新建主窗体fm
  28.         "fm:pos(200, 200, 500, 300); "        //定位
  29.         "local edt = VCL.new(fm, ‘Edit‘, ‘Hello World‘); "  //在fm上建立一个编辑框edt
  30.         "edt:pos(5, 5, 280, 28); "
  31.         "local btn = VCL.new(fm, ‘Button‘, ‘Haha‘); "    //在fm上建立一个按钮btn
  32.         "btn:pos(100, 40, 150, 63); "
  33.         "edt:show(); "
  34.         "btn:show(); "
  35.         "fm:show(); ";                       //显示
  36.         //"VCL.del(fm);";   //不再需要删除了，Lua的垃圾回收在回收userdata地会调用metatable.__gc。
  37.  
  38.     lua_State *L = luaL_newstate();
  39.     luaL_openlibs(L);
  40.     luaopen_VCL(L);
  41.  
  42.     bool err = luaL_loadstring(L, szLua_code) || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
  43.     if(err)
  44.     {
  45.         std::cerr << lua_tostring(L, -1);
  46.         lua_pop(L, 1);
  47.     }   
  48.  
  49.     lua_close(L);
  50.     return 0;
  51. }
  52. //---------------------------------------------------------------------------


我们这儿用到的辅助函数有：

int   luaL_newmetatable (lua_State *L, const char *tname);

    创建一个新表（用于metatable），将新表放到栈顶并在注册表中建立一个类型名与之联系。

void  luaL_getmetatable (lua_State *L, const char *tname);

    获取注册表中tname对应的metatable。

int   lua_setmetatable  (lua_State *L, int objindex);

    把一个table弹出堆栈，并将其设为给定索引处的值的 metatable。

void *luaL_checkudata (lua_State *L, int index, const char *tname);

    检查在栈中指定位置的对象是否为带有给定名字的metatable的userdata。

   
    我们只改动了luaopen_VCL和newCtrl函数。
    在luaopen_VCL里，我们建立了一个metatable,然后让它的__index成员指向自身，并加入了pos,show函数成员和__gc函 数成员。
    在newCtrl里，我们把luaopen_VCL里建立的metatable和新建的userdata关联，于是:

  • 对userdata的索引操作就会转向metatable.__index
  • 因为metatable.__index是metatable自身，所以就在这个metatable里查找
  • 这样，对userdata的pos、show索引转到metatable里的pos和show上，它们指向的是我们的C函数posCtrl和 posShow。
  • 最后，当Lua回收这些userdata前，会调用metatable.__gc（如果有的话），我们已经把metatable.__gc指向了C函数 delCtrl。

加入metatable后，我们还得到了额外的好处：可以区分不同的userdata以保证类型安全，我们把所以的lua_touserdata改成了luaL_checkudata。
    关于metatable的知

以上是关于转载一篇将C/C++ 与lua混合使用讲的比较入门的文章的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

混合编程JNI之第一篇 Hello world

混合编程JNI之第一篇，Hello world

lua入门之二：c/c++ 调用lua及多个函数返回值的获取

《从零开始学Swift》学习笔记（Day 71）——Swift与C/C++混合编程之数据类型映射

C++混合编程之idlcpp教程Lua篇

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