lua调用C/C++的方法详解_Lua

1 lua vs c/c++

lua是脚本语言，优点是门槛低，可以热更新，缺点当然就是性能。c/c++是编译型语言，有点是性能高，但是相对的，门槛高，技术不好的人写的代码可能还没有lua的性能高，容易出现core，不能热更新。

不过，lua语言本身就是用c实现的，而且，可以将很多能力封装成lua的接口供lua调用。

2 c/c++如何给lua提供接口

查看一个lua模块的源代码会发现，lua模块的实现中既包含lua代码，也包含c代码，其中，c代码的主要逻辑就是获取参数，调用系统调用，返回值，c代码会编译为so供lua调用，而lua代码就是将c代码提供的一些接口进行再封装，以便在lua中更好用，更简单，然后再通过lua代码对外提供接口。因此，这么看起来，通过lua调用c函数，重要的就是在c中如何获取参数以及如何返回值。

下面的说明以linotify项目进行说明。

2.1 lua模块的查找

当在lua里面通过require(“inotify”)时，lua怎么知道去哪里查找inotify模块呢？此时，inotify模块是个lua脚本还是个so呢？

跟其他脚本语言类似，lua中也是通过变量来控制模块的查找的，其中package.path是搜索lua模块的路径，package.cpath是搜索so模块的路径，先查找lua模块，再查找so模块。

通过上面这种方式，在当前目录找到了inotify.so。

2.2 so的入口

要调用inotify.so中的函数，肯定还是要用动态库的函数：dlopen、dlsym。例如，当调用require(“inotify”)时，如果没有导入inotify.so，则调用dlopen加载inotify.so库，

当在lua中调用local wd = handle:addwatch('/home/rob/', inotify.in_create, inotify.in_move)时，会调用handle_add_watch()函数。

2.3 参数获取

lua和c之间是通过栈进行交互的，当调用c函数时，c函数的第一个参数是lua_state的指针，可以将它理解为lua的一个状态机。

如果要调用函数，第一步就是参数的获取，lua会将参数放到栈中，因此，inotify.so中的函数可以获取栈中的数据得到参数：

    fd = get_inotify_handle(l, 1);
    path = lual_checkstring(l, 2);
    top = lua_gettop(l);
    for (i = 3; i <= top; i++) {
        mask |= (uint32_t)lual_checkinteger(l, i);
    }

get_inotify_handle()获取栈中的第1个参数，lual_checkstring(l, 2)获取栈中的第2个参数，且第2个参数是个字符串，然后通过lua_gettop(l)获取所有的参数的个数，再用for循环将剩余的参数通过位或放到mask变量。通过这种方式就分别得到了addwatch()的三个参数。

然后再调用inotify的inotify_add_watch()完成实际的逻辑。

2.4 返回值

当具体的业务逻辑完成后，就需要将返回值传给lua，依旧是通过入栈的方式。

在这里，调用完inotify_add_watch()就得到某个监听操作的描述符，也需要将这个描述符返回，如果操作成功，调用lua_pushinteger(l, wd)将wd返回，如果操作失败，则返回3个值：

static int handle_error(lua_state *l)
{
    lua_pushnil(l);
    lua_pushstring(l, strerror(errno));
    lua_pushinteger(l, errno);
    return 3;
}

第1个是nil，第2个是错误信息，第3个是错误码。

因此，在lua中可以这样来调用：

local wd, err_info, errno = handle:addwatch('/home/rob/', inotify.in_create, inotify.in_move)
if wd == nil then
    print("error=", err_info)
end

同时还需要注意handle_add_watch()函数的返回值，返回值表明了lua中函数返回值的个数。例如这里，成功时，只返回描述符，因此，函数返回值是1，失败时，多了额外的错误信息，因此，函数返回值是3。

2.5 一个小的demo

有了上面的了解，可以实现我们的一个小小的demo。

假设我们要实现一个加法操作，实际的加法操作在c中完成，然后在lua中调用。

#include <lua.h>
#include <lauxlib.h>
static int handle_add(lua_state *l) {
	int a, b, c;
	a = lual_checkinteger(l, 1);
	b = lual_checkinteger(l, 2);
	c = a + b;
	lua_pushinteger(l, c);
	return 1;
}
static lual_reg funcs[] = {
	{"add", handle_add},
	{null, null}
};
int luaopen_demo(lua_state *l) {
	lua_createtable(l, 0, sizeof(funcs)/sizeof(lual_reg) - 1);
	lual_setfuncs(l, funcs, 0);
	return 1;
}

那这里的入口函数就是luaopen_demo()，里面就调用了两个函数，先调用lua_createtable创建

将上面的代码编译为so：

gcc demo.c -fpic -shared -o demo.so

lua中调用：

local demo = require("demo")
print(demo.add(2, 3))

3 lua ffi

lua c api实现lua的模块使用的是虚拟栈的方式，实现起来太过麻烦，用户需要使用一种新的接口（c api）和模式（虚拟栈）实现，而使用ffi机制，就可以在lua中直接调用c函数。

3.1 一个小例子

local ffi = require("ffi")
ffi.cdef[[
int printf(const char*fmt, ...);
]]
ffi.c.printf("hello %s", "world");

首先加载ffi模块，然后使用cdef添加c函数的声明，有点类似于c语言中的头文件，然后就可以调用ffi.c中的printf函数。然后就可以使用luajit编译：luajit hell.lua。

3.2 调用so

上面的例子是调用c标准库中的函数，如果需要调用其他的so文件呢？

// libtest.c
#include <stdio.h>
int show(char *str) {
	int ret = 0;
	if(str == null) {
		ret = -1;
	} else {
		printf("input: %s\n", str);
	}
	return ret;
}

# 将上述代码编译为so
gcc -shared -fpic libtest.c -o libtest.so

然后就可以在lua中调用：

local ffi = require("ffi")
-- 加载libtest.so
local myffi = ffi.load("test")
-- 声明函数原型
ffi.cdef[[
int show(char *str);
]]
local str1 = "hello"
-- 将字符串类型转换为char*
local str2 = ffi.cast("char *",str1)
-- 调用libtest.so中的show函数
print(myffi.show(str2))