《Lua程序设计》笔记之三——标准库

不念不忘少年蓝@ 2022-09-19 15:26 132阅读 0赞

18. 数学库

数学库由算术函数的标准集合组成：三角函数（sin，cos，tan，asin，acos，etc），幂指函数（exp,log, log10），舍入函数（floor，ceil），max，min加上常量pi。

数学库也定义了一个幂操作符（^）

所有的三角函数都在弧度单位下工作，可以使用deg和rad函数在度和弧度之间转换。如果想在degree下使用三角函数，可以重新定义三角函数。

localsin, asin, … = math.sin, math.asin, …

localdeg, rad = math.deg, math.rad

math.sin= function (x) return sin(rad(x)) end

math.asin= function (x) return deg(asin(x)) end

math.random用来产生伪随机数：

不带参数，将产生\[0,1)范围内的随机数

带一个参数n，将产生 1<= x <= n范围内的随机数x

带两个参数a和b，将产生 a <= x<=b范围内的随机函数x。

使用randomseed设置随机数发生器的种子，只接受一个数字参数。可以使用当前时间作为随机种子，那么产生的序列将会不一样。math.randomseed( os.time());

19. table库

table库由一些操作table的辅助函数组成，主要作用之一是对Lua的array的大小给出一个合理的解释。

数组大小：Lua中假定array在最后一个非nil元素处结束。那么我们不能拥有nil元素。当需要array有nil元素时，需要一种方法来明确的表明array的大小

Table库定义了两个函数操纵array的大小：getn，返回array的大小。setn，设置array的大小。

默认的，setn和getn使用内部表存储表的大小。

remove和insert

table库提供一个从list的任意位置插入和删除元素的寒素。table.insert在array指定位置插入一个元素，并将后面所有的其他的元素后移。insert改变array的大小。

a是一个数组\{10, 20, 30\}，调用table.insert(a, 1, 15)后，a变为了\{ 15, 10, 20, 30\}。

不带位置参数调用insert，将会在array最后位置插入元素。

table.remove函数删除数组中指定位置的元素，并返回这个元素。后面的元素前移，并改变数组大小。

使用这两个函数，很容易实现栈，队列，和双端队列。

排序：

排序函数 table.sort，两个元素：存放元素的array和排序函数。不提供排序函数，则默认使用小于操作符进行比较

常见的错误是企图对下标域进行排序。在一个表中，所有下标组成一个集合，但是无序。如果想对它进行排序，必须将他们复制到一个array，然后对这个array进行排序。

例如如下的例子，想对函数名进行排序：

lines = {
           luaH_set = 10,
           luaH_get = 24,
           luaH_present = 48,
    };
     
    a = {}
    for n in pairs(lines) do table.insert(a, n) end
    table.sort( a);
    for i, n in ipairs(a) do print(n) end
          
    输入结果：
    luaH_get
    luaH_present
    luaH_set

对于Lua来说，数组也是无序的，但是我们知道如何进行计数，只要使用排序号的下标访问数组，就可以得到排序号的函数名。ipairs使用key的顺序1,2，…,后者表的自然存储顺序。

20. String库

Lua解释器对字符串的支持有限，一个程序可以穿件字符串并连接字符串，但不能截取子串，检查字符串的大小，检查字符串的内容。在Lua中操纵字符串的功能基本来自于string库。

String库中一些函数非常简单：

string.len(s)返回字符串s的长度，string.rep(s, n)返回重复n次字符串s的串；string.lower(s)将s中的大写字母转换为小写（string.upper将小写转换成大写）。

string.sub(s,i, j)函数截取字符串s的从第i个字符到第j个字符之间的串。字符串第一个字符索引从1开始。本函数并不会改变字符串的值，致死将变量赋给一个新的字符串。

string.char函数和string.byte函数用来将字符在字符和数字之间转换。string.char获取0个或多个整数，将每一个整数转换成字符，然后返回所有这些字符链接起来的字符串。string.byte(s, i)将字符串s的第i个字符转换成整数。i默认值为1.

print(string.char(97));

i = 99; print(string.char(i ,i+1, i+2));

print(string.byte("abc"))

print(string.byte("abc", 2))

print(string.byte("abc", -1))

运行结果：

cde

使用负数索引访问字符串的最后一个字符

函数string.format在用来对字符串格式化的时候，功能很强大。使用和C语言的printf函数几乎一模一样，完全可以参考C语言的printf来使用这个函数

模式匹配函数：

string.find字符串查找，string.gsub全局字符串， string.gfind全局字符串查找

模式：

捕获：

转换的技巧：

21. IO库

I/O库为文件操作提供了两种模式：简单模式拥有一个当前输入文件盒一个当前输出文件，提供针对这些文件相关的操作。

完全模式使用外部的文件句柄来实现，以一种面向对象的形式，将所有的文件操作定义为文件句柄的方法。

I/O库的所有函数都放在了表io中。

简单I/O模式：

简单模式的所有操作都在两个当前文件之上，I/O库将当前输入文件作为标准输入（stdin），当前输出文件作为标准输出（stdout），执行io.read就在标准输入中读入一行。可以使用io.input和io.output函数来改变当前文件。

io.input(filename)就是打开给定文件（以读模式），并将其设置为当前输入文件。接下来的所有输入都来自于该文件，直到再次调用io.read()。io.output函数与input类似，一旦产生错误，两个函数都会产生错误。

如果想直接控制错误，必须使用完全模式中io.read()函数。

io.write("sin(3)= ", math.sin(3), "\\n");

io.write(string.format("sin(3) = %.4f\\n",math.sin(3)));

输出结果：

sin(3) = 0.14112000805987

sin(3) = 0.1411

编写代码的时候应尽量避免io.write(a .. b .. c);这样的写法，比较耗资源。

read函数从当前输入文件读取串，由它的参数控制读取的内容：

"\*all" 读取整个文件 "\*line" 读取下一行

"\*number" 从串中转换出一个数值 num 读取num个字符到串中

io.read("\*all")函数从当前位置读取整个输入文件，如果当前位置在文件末尾，或者文件为空，函数将返回空串。

io.read("\*line");函数返回当前输入文件的下一行，到达文件末尾，返回值为nil

local count = 1;

while true do

local line = io.read()

if line == nil thenbreak end

io.write(string.format("%6d ", count), line, "\\n");

count =count + 1;

end

为了在整个文件中逐行迭代，最好使用io.lines迭代器：

local lines = \{\};

\-- read the line in table 'lines'

for line in io.lines() do

table.insert( lines,line);

end

\--sort

table.sort(lines);

\-- write all the lines

for i, l in ipairs(lines) do io.write(l, "\\n") end

完全I/O模式：

为了输入输出的更全面的控制，可以使用完全模式。完全漠视的核心在于文件句柄，类似C的文件流FILE\*，呈现一个打开文件以及当前存取位置。

打开文件的函数时io.open，模仿C的fopen，模式可以使”r”读模式，“w”写模式，对数据进行覆盖，或者”a”附加模式，“b”可以附加在后面，表示以二进制形式打开文件。

经典的方式： local f =assert(io.open(filename, mode));

文件打开以后使用read和write方法进行读写操作。

读取文件：

localf = assert( io.open(filename, “r”));

localt = f:read(“\*all”);

f:close();

I/O库提供了三种预定义的句柄：io.stdin，io.stdout，io.stderr。使用如下的代码直接发送信息到错误流：

io.stderr:write(message);

I/O优化的小技巧：

Lua中读取整个文件要比一行一行的读取一个文件快得多，如果是比较大的文件，几十，几百兆，要处理这样的文件可以一段一段地读取，为了避免切割文件中的行，还要每段后加上一行：

locallines, rest = f:read(BUFSIZE, “\*line”);

这样确保每一个段都是以一个完整的行结尾。

local BUFSIZE = 2^13;

local f = io.input(arg\[1\]);

local cc, lc, wc = 0, 0, 0;

while true do

local lines, rest =f:read(BUFSIZE, "\*line");

if not lines then breakend

if rest then lines =lines .. rest .. '\\n' end

cc = cc +string.len(lines);

local \_, t =string.gsub(lines, "%S+", "");

wc = wc + t;

\_, t =string.gsub(lines, "\\n", "\\n");

lc = lc + t

end

print( lc, wc, cc);

二进制文件：

关于文件的其他操作

io.flush()或 f:flush() ，filehandle:seek(wherece,offset); file:seek(“end”);

22. 操作系统库

操作系统库包含了文件管理，系统时钟等与操作系统相关信息

Date和Time：time函数在没有参数时返回当前时钟的数值。

os.clock返回执行改程序CPU花去的时钟秒数

localx = os.clock()

locals = 0;

fori = 1, 100000 do s = s + i end

print(string.format(“elapsed time: %.2f\\n”,os.clock()-x));

其他的系统调用：

os.exit()终止一个程序的执行。

os.getenv()获得环境变量的值，以变量名作为参数

os.execute执行一个系统命令，os.execute( “mkdir” ..dirname);

23. Debug库

debug库并不给一个可用的Lua调试器，而是提供一些为Lua写一个调试器的方便。这方面的接口是通过C API实现的。Debug库是在一个debug表中生命了所有的函数。

debug库中的一些函数性能比较低。

debug库分为两种函数，自省(introspective)函数和hooks。自省函数使我么你可以检查运行程序的某些方面，活动函数栈，当前执行代码的行号，本地变量的名和值。Hooks可以跟踪程序的执行情况。

自省：

Hooks;

Profile；

24. C API纵览

C语言与Lua有很强的关联性，C和Lua中间有两种交互方式：第一是C作为应用程序语言，Lua作为一个库使用。第二种Lua作为程序语言，C作为库使用。这两种方式，C都是用相同的API和Lua通信，C和Lua的交互部分称为C API。

CAPI是一个C代码的域Lua进行交互的函数集，由两部分组成：读写Lua库变量函数，调用Lua函数的函数，运行Lua代码片段的函数，注册C函数然后再Lua中被调用的函数等。

API中的大部分函数不检查他们参数的正确性：你需要在调用函数之前负责确保参数是有效的。API重点放在了灵活性和简洁性方面，以牺牲很多为代价。

C和Lua之间通信关键内容在于一个虚拟的栈，几乎所有的API调用都是对栈上值进行操作，C与Lua之间的数据交换也通过这个栈完成。栈的使用解决了C和Lua之间不协调的问题：第一，Lua会自动进行垃圾收集，而C要求显示的分配存储单元，两者引起的魔都。第二，Lua的动态类型和C中的静态类型不一致引起的混乱。

Lua库没有定义任何全局变量，所有的状态保存在动态结构lua\_State中，而且指向这个结构的指针作为所有Lua函数的一个参数。

在VS中默认的是将代码以C++的方式进行编译，因此在编译时记得加上extern C的处理，否则链接库错误。

#ifdef __cplusplus
    extern "C"{
    #endif
     
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
     
    #include "lua.h"
    #include "lauxlib.h"
    #include "lualib.h"
     
    #pragma comment( lib, ".\\lua51.lib")
     
    int main()
    {
        char buff[256];
        int error;
        lua_State *L = lua_open();
     
        luaL_openlibs(L);
        //luaopen_base(L);       // open the basic library
        //luaopen_table(L);     // open the table library
        //luaopen_io(L);         // opens the I/O library
        //luaopen_string(L);       // open the string lib
        //luaopen_math(L);       // opens the math lib
     
        while ( fgets( buff, sizeof(buff), stdin) != NULL)
        {
           error = luaL_loadbuffer(L, buff, strlen(buff), "line") || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
           if ( error)
           {
               fprintf(stderr, "%s", lua_tostring(L, -1));
               lua_pop(L, 1);    // pop error message from the stack
           }
        }
     
        lua_close( L);
     
        return 0;
    }
     
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif

当时如果在C++中，需要使用extern "C"将lua.h做处理  
extern "C"\{  
\#include<lua.h>  
\}

堆栈：

Lua和C之间交换数据面临两个问题：动态和静态类型系统的不匹配，自动与手动内存管理的不一致

对于Lua中类似 a\[k\] = v中，k和v有几种不同的类型，想在C中提供类似的操作，无法实现，操作表的函数必定有一个固定类型。C语言中生命了一些union类型来解决这个问题，称为lua\_Value，能够描述所有类型的Lua值。可以按照如下方式声明settable

voidlua\_settable( lua\_Value a, lua\_Value k, lua\_Value v);

但是如此复杂的类型映射到其他的语言很困难。Lua负责垃圾回收，如果将Lua值保存在C变量中，Lua引擎没有办法了解这种用法，可能错误地认为某个值为垃圾并收集他。

LuaAPI没有定义任何类似lua\_Value的类型，而是用一个抽象的栈在Lua域C之间交换数值。栈中每一条记录都可以保存任何Lua值，无论何时从Lua请求一个值，调用Lua，被请求的值都将会被压入栈。想要传递一个值给Lua，首先将这个值压入栈，然后调用Lua函数。那么需要一个不同的函数将每种C类型压入栈，和一个不同函数从栈上取值（只是取出不是弹出）。

**由于栈是由Lua管理，垃圾回收器知道那个值被C使用**，几乎所有的API函数都要用到栈。luaL\_loadbuffer把结果留在栈上，lua\_pcall从栈上获取要被调用的函数并把任何临时的错误信息放在这里。

Lua以一个严格的LIFO规则操作栈，当调用Lua时，只会改变栈顶部分。C代码有更多的自由：可以查询栈上的任何元素，甚至是在任何一个位置插入和删除元素。

压入元素：API有一系列压栈的函数：

空值nil，lua\_pushnil()，数值型（double）用lua\_pushnumber()，布尔型用lua\_pushboolean()，任意的字符串，用lua\_pushlstring()：

void lua\_pushnil (lua\_State \*L);

void lua\_pushboolean (lua\_State \*L, int bool);

void lua\_pushnumber (lua\_State \*L, doublen);

void lua\_pushlstring (lua\_State \*L, const char\*s, size\_t length);

void lua\_pushstring (lua\_State \*L, const char\*s);

无论何时压入一个元素到栈上，有责任确保在栈上有空间来做这件事情。Lua在起始以及Lua调用C的时候，栈上至少有20个空闲记录。调用如下方法检测：

intlua\_checkstack( lua\_State \*L, int sz);

API用索引来访问栈中的元素，栈中的第一个元素（第一个被压入栈的）有索引1，下一个有索引2，一次类推。

\-1指栈顶元素，也即最后被压入的，-2指出它的前一个元素。

lua\_tostring(L,-1); 以字符串的形式返回栈顶的值。提供了一套lua\_is\*函数来检查一个元素是否是一个指定的类型。\*可以是任何Lua类型。lua\_isnumber，lua\_isstring，lua\_istable。

lua\_type函数返回栈中元素的类型。常用的有LUA\_TNIL，LUA\_TBOOLEAN，LUA\_TNUMBER等

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);

size\_t lua\_strlen (lua\_State \*L, int index);

tostring返回的是一个指向字符串的内部拷贝的指针，不能修改它。

其他的栈操作：

int lua\_gettop (lua\_State \*L);

voidlua\_settop (lua\_State \*L, intindex);

voidlua\_pushvalue (lua\_State \*L, intindex);

voidlua\_remove (lua\_State \*L, intindex);

voidlua\_insert (lua\_State \*L, intindex);

voidlua\_replace (lua\_State \*L, intindex);

CAPI的错误处理：

与C++和java不一样，C语言没有异常处理机制，Lua利用C的setjmp技巧构造了一个类似异常处理的机制。

应用程序中的错误处理：

应用程序出错时，只能调用一个panic函数退出应用。可以使用lua\_atpanic函数设置你自己的panic函数。

如果不想退出应用，必须在保护模式下运行代码，大部分或者所有得代码通过嗲用lua\_pcall来运行。如果想保护所有与Lua交互的C代码，可以使用lua\_cpcall。

类库中的错误处理：

Lua是安全的语言，无论你写什么样的代码，也不管代码如何错误，可以根据Lua本身知道程序的行为。因此必须设法保证添加的插件对于Lua来讲是安全的，且提高比较好的错误处理。

C程序自己的错误处理方式可以参考。C函数发现错误只需要简单调用lua\_error，或者luaL\_error。lua\_error函数会清理所有在Lua中需要被清理，然后和错误信息一起回到最初执行lua\_pcal的地方

25. 扩展你的程序：

作为配置语言是Lua的一个重要应用，C程序有一个窗口界面，可以让用户指定窗口的初始化大小，可以采用Lua配置文件，这种简单的文本信息如下：

\--configuration file for program

\--define window size

width= 200

height= 300

调用Lua 的API函数去解析这个函数：

#ifdef __cplusplus
    extern "C"{
    #endif
     
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
     
    #include "lua.h"
    #include "lauxlib.h"
    #include "lualib.h"
     
    #pragma comment( lib, ".\\lua51.lib")
     
    void error( lua_State *L, const char * fmt, ...)
    {
        va_list argp;
        va_start(argp, fmt);
     
        vfprintf( stderr, argp, NULL);
        va_end(argp);
       
        lua_close( L);
        exit( EXIT_FAILURE);
    }
     
    void load( char * filename, int * width, int * height)
    {
        lua_State *L = lua_open();
     
        luaL_openlibs(L);
     
        if(luaL_loadfile(L, filename) || lua_pcall(L, 0, 0, 0))
           error(L, "cannot run configuration file: %s", lua_tostring(L,-1));
       
        lua_getglobal(L, "width");
        lua_getglobal(L, "height");
     
        if( !lua_isnumber(L,-2))
           error( L, "'width' should be a number!\n");
     
        if( !lua_isnumber(L,-1))
           error( L, "'height' should be a number!\n");
     
        *width = (int) lua_tonumber(L, -2);
        *height = (int) lua_tonumber(L, -1);
     
        lua_close( L);
    }
     
    int main()
    {
        char buff[256];
        int error;
     
        int h, w;
        load(".\\config.lua",&h, &w);
     
        printf("Height:%d, Width: %d", h, w);
     
        system("pause");
     
        return 0;
    }
     
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif
     
           表操作：
           假如一个表示颜色的表：
           background= {r = 0.30, g = 0.10, b = 0};
           在C获取这些值：
           lua_getglobal(L, “background”);
           if( ! lua_istable( L, -1))
                  error(L, “’background’ is not a valid color table” );
           red= getfield(“r”);
           green= getfield(“g”);
           blue= getfield(“b”);
          
           #define MAX_COLOR 255
    /* assume that table is on the stack top*/
    int getfield( constchar * key)
    {  
        int result;
        lua_pushstring( L, key);
        lua_gettable( L,-2);
        if(!lua_isnumber( L, -1))
           error( L,"invalid component in background color!");
     
        result = (int) lua_tonumber( L,-1) * MAX_COLOR;
        lua_pop(L, 1);
     
        return result;
    }
     
    void setfield( constchar * index, int value)
    {
        lua_pushstring(L, index);
        lua_pushnumber( L,(double)value/ MAX_COLOR);
        lua_settable( L,-3);
    }

获取和设置栈上表的元素

调用Lua函数：

Lua作为配置文件的一个最大长处是它可以定义个被应用调用的函数。

使用API调用函数的方法很简单：首先被调用的函数入栈，第二依次将所有参数入栈，第三，使用lua\_pcall调用函数，最后从栈中获取函数执行返回的结果

functionf ( x, y)

return(x^2 \* math.sin(y)) / (1-x);

end

想在C中对于给定的x,y计算z=f( x, y)的值，加入已经打开了lua库，并运行了配置文件。可以将这个调用封装成下面的C函数。

double f( lua_State *L, double x, double y)
    {
        double z;
     
        /* push functions and arguments */
        lua_getglobal(L,"f");  //function to be called
        lua_pushnumber( L, x);  // push 1st argument
        lua_pushnumber( L, y);  // push 2st argument
     
        /* do the call (2 arguments, 1 result) */
        if( lua_pcall( L, 2, 1, 0) != 0)
            error( L,"error running function 'f': %s", lua_tostring(L, -1));
     
        /* retrieve result */
        if (!lua_isnumber( L, -1))
            error(L,"function 'f' must return a number!");
     
        z = lua_tonumber(L, -1);
        lua_pop( L, 1);
        return z;
    }

26. 调用C函数

提到的Lua可以调用C函数，不是指Lua可以调用任何类型的C函数。C调用Lua函数的时候，要遵循一些简单的协议来传递参数和获取返回结果。从Lua中调用C函数，也要遵循协议来传递参数和获取返回结果。

一个重要概念：用来交互的栈不是一个全局变量，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。甚至当一个C函数调用Lua代码，每一个C函数都有自己的独立的私有栈，并且第一个参数在index=1的位置。

从Lua中调用C函数，必须注册函数，必须把C函数的地址以一个适当的方式传递给Lua解释器。

Lua调用C函数，使用和C调用Lua相同类型的栈来交互。C函数从栈中获取参数，调用结束，将返回结果放到栈中。

实现一个简单函数返回给定数值的sin值：

static int l\_sin(lua\_State \*L)

double d = lua\_tonumber( L,1);

lua\_pushnumber(L, sin(d));

return 1;

任何在Lua中注册的函数有同样的原型，这个原型定义在lua.h中的lua\_CFunction：

typedefint (\*lua\_CFunction) (lua\_State \* L);

接收单一的参数Lua state，返回一个表示返回值个数的数字。

要在Lua中使用这个函数，必须注册这个函数，使用lua\_pushcfuncton来实现：获取指向C函数的指针，并在Lua中创建一个function类型的值来表示这个函数。

lua\_pushcfunction(L,l\_sin);

lua\_setglobal( L, “mysin”)

第一行将类型为function的值入栈，第二行将function赋值给全局变量mysin，重新编译Lua，就可以在Lua程序中使用新的mysin函数了。

C函数调用Lua函数，Lua函数调用C函数的完整例子：

#ifdef __cplusplus
    extern"C"{
    #endif
     
    #include<stdio.h>
    #include<string.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<math.h>
     
    #include"lua.h"
    #include"lauxlib.h"
    #include"lualib.h"
     
    #pragma comment( lib,".\\lua51.lib")
     
    // lua调用过程中的错误处理函数
    void error( lua_State *L, const char * fmt, ...)
    {
        va_list argp;
        va_start(argp, fmt);
     
        vfprintf( stderr, argp, NULL);
        va_end(argp);
       
        lua_close( L);
        exit( EXIT_FAILURE);
    }
     
    // 获取和设置 Lua中的表内容
    #define MAX_COLOR 255
    /* assume that table is on the stack top*/
    int getfield( lua_State*L, const char * key)
    {  
        int result;
        lua_pushstring(L, key);
        lua_gettable(L, -2);
        if(!lua_isnumber( L,-1))
            error( L, "invalid component in backgroundcolor!");
     
        result = (int) lua_tonumber( L, -1) * MAX_COLOR;
        lua_pop(L, 1);
     
        return result;
    }
     
    void setfield( lua_State*L, const char * index, int value)
    {
        lua_pushstring(L, index);
        lua_pushnumber(L, (double)value / MAX_COLOR);
        lua_settable(L, -3);
    }
     
    double C_f( lua_State *L, double x, double y)
    {
        double z;
     
        /* push functionsand arguments */
        lua_getglobal(L, "f");  // function to be called
        lua_pushnumber(L, x);  // push 1st argument
        lua_pushnumber(L, y);  // push 2st argument
     
        /* do the call (2arguments, 1 result) */
        if( lua_pcall( L, 2, 1,0) != 0)
            error( L, "error running function 'f': %s", lua_tostring(L,-1));
     
        /* retrieve result*/
        if (!lua_isnumber( L,-1))
            error(L, "function 'f' must return a number!");
     
        z = lua_tonumber(L,-1);
        lua_pop( L, 1);
        return z;
    }
     
    // 加载Lua文件
    void load( char * filename, int * width, int * height)
    {
        lua_State *L = lua_open();
     
        luaL_openlibs(L);
     
        if(luaL_loadfile(L, filename) || lua_pcall(L, 0, 0, 0))
            error(L, "cannot run configuration file: %s", lua_tostring(L,-1));
       
        lua_getglobal(L, "width");
        lua_getglobal(L, "height");
     
        if( !lua_isnumber(L,-2))
            error( L,"'width' should be a number!\n");
     
        if( !lua_isnumber(L,-1))
            error( L, "'height' should be a number!\n");
     
        *width = (int) lua_tonumber(L, -2);
        *height = (int) lua_tonumber(L, -1);
     
        lua_close( L);
    }
     
    static int l_sin( lua_State *L)
    {
        double d = lua_tonumber( L, 1);
        double num = sin(d);
        lua_pushnumber(L, num);
     
        return 1;
    }
     
    int main()
    {
        lua_State *L;
     
        // 加载Lua脚本，读取文件内容
        int h, w;
        load(".\\config.lua",&h, &w);
        printf("Height:%d, Width: %d\n", h, w);
     
       
        L = lua_open();
        luaL_openlibs(L);
     
        if(luaL_loadfile(L,".\\config.lua") || lua_pcall(L, 0, 0, 0))
            error(L, "cannot run configuration file: %s", lua_tostring(L,-1));
        /* 在C中调用Lua的函数 */
        printf("CallLua function: %lf\n", C_f( L, 2, 1));
     
        /* 在Lua中调用C的函数 */
        lua_pushcfunction(L, l_sin);
        lua_setglobal(L, "mysin");
       
        lua_getglobal(L, "g");  // 调用Lua的函数，确定它可以调用我们的C函数
        if( lua_pcall( L, 0, 0,0) != 0)
            error( L, "error running function 'f': %s", lua_tostring(L,-1));
     
        lua_close( L);
     
        system("pause");
     
        return 0;
    }
     
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif

C函数库：

一个Lua库实际上是定义了一系列Lua函数的chunk，并将这些函数保存在适当的地方，通常用table的域来保存。

Lua的C库就是遮掩实现的。除了定义C函数之外，还必须定义一个特殊的用来和Lua库的主chunk通信的特殊函数。调用之后，这个函数会注册库中所有的C函数，将他们保存在适当的位置。

Lua通过注册过程，可以看到库中的C函数，这样在Lua程序中就可以直接引用它的地址来访问这个函数了。

当用C函数扩展Lua的时候，仅仅是注册一个C函数，将C代码设计为一个库也是个不错的思想。辅助库对这种实现提供了帮助，luaL\_openlib函数接受一个C函数的列表和他们对应的函数名，作为一个库在一个table中注册所有这些函数。

第一，首先定义库函数，例如前面的l\_dir函数

staticint l\_dir( lua\_State \* L)

…// as before 获取函数参数，并调用函数处理，通过栈将结果返回

第二，声明一个数组，保存所有的函数很他们对应的名字，这个数组的元素类型为luaL\_reg：带有两个域的结构体，一个字符串和一个函数指针。

staticconst struct luaL\_reg mylib\[\] = \{

\{“dir”, l\_dir\}

\{NULL, NULL\}

注意数组最后必须用一对 \{ NULL, NULL\}结束。

第三，使用luaL\_openlie声明主函数：

intluaopen\_mylib ( lua\_State \*L)

luaL\_openlib(L, “mylib”, mylib, 0);

return1;

luaL\_openlib的第二个参数是库的名称，这个函数按照指定的名字创建一个表，并使用数组mylib中的name-function键值对填充这个表，luaL\_openlib还允许我们为库所有的函数注册公共的upvalues。

完成编码之后，必须将它连接到Lua解释器，常用方法是使用动态链接库。必须用代码创建动态链接库，可以在Lua中直接使用loadlib加载刚才定义的函数库：

mylib = loadlib(“fullname-of-your-library”,“luaopen\_mylib”);

27. 撰写C函数的技巧

数组操作：

Lua中的数组就是一个特殊的方式使用table的别名。可以使用任何操纵table的函数对数组操作，即lua\_settable和lua\_gettable。API为数组提供了一些特殊的函数，处于性能考虑，在算法的循环的内层访问数组，这种内层操作的性能的提高对整体性能改善有很大影响。

voidlua\_rawgeti( lua\_State \*L, int index, int key);

voidlua\_rawseti( lua\_State \*L, int index, int key);

第一个索引index指向table在栈中的位置，key指向元素在table中的位置

lua\_rawgeti(L,t, key)等价于：

lua\_pushnumber(L,key);

lua\_rawget(L, t);

字符串处理：

C函数接受一个来自Lua的字符串作为参数，有两个规则：当字符串正在北访问的时候，不要将其出栈；永远不要修改字符串

C函数需要创建一个字符串，返回给lua，情况比较复杂。由C代码来负责缓冲区的分配和释放，负责处理缓冲溢出等情况。Lua API提供了一些函数来帮助处理这些问题。

标准API提供了两种基本字符串操作支持：子串截取和字符串连接。

lua\_pushlstring可以接受一个额外的参数，字符串的长度来实现字符串的截取。如将字符串s从i到j位置传递给lua

lua\_pushstring(L,s+I,j-i+1);

例子：写一个函数，根据指定的分隔符分隔一个字符串，返回保存所有子串的table：

split(“hi,, there” , “,”);

函数不需要额外的缓冲区，可以处理字符串的长度没有限制。

static int l\_split()

const  char \* s = luaL\_checkstring(L,1);

const  char \* sep = luaL\_checkstring(L,2);

const  char \* e;

int i = 1;

lua\_newtable(L);

while( (e = strchr(s, \*sep)) != NULL)

lua\_pushlstring(L, s, e-s);

lua\_rawseti(L, -2, i++);

s = e + 1;

// push lastsubstring

lua\_pushstring(L, s);

lua\_rawseti(L, -2, i);

return 1;

lua API中专门用来连接字符串的函数lua\_concat，等价于Lua的.. 操作符。

lua\_concat(L,n);将连接（同时会出栈）栈顶的n个值。将结果放到栈顶。

lua\_pushfstring(lua\_State \*L, const char\* fmt, …)类似C语言的sprintf函数。

The Registry表：

如果将C函数的非局部变量保存为Lua的全局变量，Lua程序有可能会修改它，从而影响到C语言程序，因此Lua提供了一个独立的registry表，用于保存C函数的非局部的数据，这个表C代码可以自由使用，Lua代码不能访问。

获取键值”key”保存在registry中的值：

lua\_pushstring(L, “Key”);

lua\_gettable(L, LUA\_REGISTRYINDEX);

registry就是普通的Lua表，然后由于所有的C库共享相同的registry，必须注意使用什么样的值作为key，否则导致命名冲突。

28. User-Defined Types in C

《Lua程序设计》笔记之三——标准库

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