Lua 和 C 交互中虚拟栈的操作

Posted 2020-10-12 云水

Lua 和 C 交互中虚拟栈的操作

 

/* int lua_pcall(lua_State *L, int nargs, int nresults, int msgh)
 * 以保护模式调用具有"nargs"个参数，"nresults"个返回值得函数。函数在第一个参数的前一个位置。
 * 保护模式指的是当调用出错时不会报错，而是返回一个错误码同时将错误信息入栈。
 * 当调用成功时，函数返回0。将函数名以及参数出栈，之后将函数的返回值入栈。
 * 无论函数返回多少个返回值，Lua会调整为你需要的数量，忽略多余的或者将不够的补为"nil"。
 * 当调用出错时，函数返回非0值。将函数名以及参数出栈，
 * 以错误信息作为参数，执行虚拟栈中索引"msgh"处的出错处理函数，
 * 将出错处理函数的返回值作为"lua_pcall"的返回值入栈。
 * "msgh"为0代表没有错误处理函数，错误处理函数必须要在被调用函数和其参数入栈之前入栈。
 * 典型的用法中，错误处理函数被用来给错误消息加上更多的调试信息，比如栈跟踪信息。
 * 这些信息在"lua_pcall"返回后，由于栈已经展开，所以收集不到了。
 * lua_pcall 函数会返回下列常数（定义在"lua.h"内）中的一个：
   LUA_OK (0): 成功。
   LUA_ERRRUN: 运行时错误（一般错误）。
   LUA_ERRMEM: 内存分配错误（此种情况，Lua不会调用错误处理函数）。
   LUA_ERRERR: 在运行错误处理函数时发生的错误（此种情况，Lua不会再次调用错误处理函数）。
   LUA_ERRGCMM: 在运行"__gc"元方法时发生的错误（这个错误和被调用的函数无关。）。
 */

 

 

#include <iostream>
#include <lua.hpp>

/* // lua.hpp 中的内容
// lua 是以ANSI C编写的, 所以在C++中使用必须加上 extern "C" { } ， 显示的告诉编译器以C的方式编译代码
extern "C" {
#include "lua.h"
#include "lualib.h"
#include "lauxlib.h"
}
*/

/*
 * Lua中的字符串可以不以‘\0‘作为结束符。这样，字符串中可以包含任意的二进制（甚至是‘\0‘），字符串的长度由明确的长度指定
 * 在lua_pushlstring()、lua_pushliteral()以及lua_pushstring()中，Lua不保存字符串（变量）指针。因此当这些函数返回时，你就可以修改你的字符串了
 * 遍历一个”table”时，不要将lua_tolstring()作用在”key”上，这样会导致lua_next()无法正常运行
 *
 * 对于入栈是否有栈空间的情况，你需要自己判断，别忘了现在你是一个C程序员。当Lua启动或者任何Lua调用C的时候，虚拟栈中至少有20个空间（在”lua.h”中LUA_MINSTACK定义），这对于一般情况下够用了，所以一般不用考虑。但有时候确实需要更多的栈空间（比如调用一个不定参数的函数），此时你需要使用lua_checkstack检查栈空间的情况
 *
 * int lua_checkstack(lua_State *L, int sz)
 * 确保堆栈上至少有"n"个额外空位。如果不能把堆栈扩展到相应的尺寸，函数返回"false"。
 * 失败的原因包括将把栈扩展到比固定最大尺寸还大（至少是几千个元素）或分配内存失败。
 * 这个函数永远不会缩小堆栈，如果堆栈已经比需要的大了，那么就保持原样。
 *
 * 在平常的编码中，对于执行失败时会返回0的lua_to*()类别的函数，我们最好先使用lua_is*()类别的函数判断参数的类型，之后再使用lua_to*()类别的函数对参数进行转换；而对于执行失败时会返回NULL的lua_to*()类别的函数，我们可以直接使用lua_to*()类别的函数直接对参数进行转换，判断函数的返回值非NULL与否，就能判断转换是否成功
 *
 * lua_pop()就是通过lua_settop()实现的（在”lua.h”中定义）
 * #define lua_pop(L,n) lua_settop(L, -(n)-1)
 *
 * 以下操作对于虚拟栈没有任何影响, 栈中元素个数还是一样多
 * lua_settop(L, -1);     // set top to its current value
 * lua_insert(L, -1);    // move top element to the top
 * lua_replace(L, -1);    // replace top element by the top element
 *
 */

static void stackDump(lua_State * L)
{
    int i = 0;
    int top = lua_gettop(L); // 获取栈中元素个数
    std::cout << "lua stack value count: " << top << std::endl;
    for (i = 1; i <= top; ++i) // 遍历栈中每一个元素 // 栈底的序号为1, 依次递增. 栈顶的序号始终为-1
    {
        int t = lua_type(L, i); // 获取元素的类型
        switch (t)
        {
        case LUA_TSTRING: // strings
            std::cout << lua_tostring(L, i);
            break;

        case LUA_TBOOLEAN: // bool
            std::cout << (lua_toboolean(L, i) != 0 ? "true" : "false");
            break;

        case LUA_TNUMBER: // number
            std::cout << lua_tonumber(L, i);
            break;

        default: // other values
            std::cout << lua_typename(L, t); // 将宏定义的类型码转换为类型名称
            break;
        }
        std::cout << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    lua_State * L = luaL_newstate(); // 创建Lua虚拟机
    luaL_openlibs(L); // 打开Lua状态机"L"中的所有Lua标准库

    // 向虚拟栈中压入值
    lua_pushboolean(L, 1);  // true
    lua_pushnumber(L, 10); // 10
    lua_pushnil(L); // nil
    lua_pushstring(L, "hello"); // "hello"
    stackDump(L); // true  10  nil  ‘hello‘

    lua_pushvalue(L, -4); // 将索引-4处的值的副本入栈
    stackDump(L); // true  10  nil  ‘hello‘  true

    lua_replace(L, 3); // 将栈顶元素移动到索引3处，并覆盖原先的元素
    stackDump(L); // true  10  true  ‘hello‘

    lua_settop(L, 6); // 将栈顶设置为索引6处，多出来的新元素被赋值为"nil"
    stackDump(L); // true  10  true  ‘hello‘  nil  nil

    lua_remove(L, -3); // 移除索引-3处的元素，其上所有元素下移
    stackDump(L); // true  10  true  nil  nil

    lua_settop(L, -5); // 将栈顶设置为索引-5处
    stackDump(L); // true

    lua_close(L); // 关闭Lua状态机

    std::cout << "..." << std::endl;
    system("pause");
    return 0;
}