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Lua简介：开发《魔兽争霸》和《愤怒的小鸟》的语言
2012年01月08日 ⁄ Lua ⁄ Lua简介：开发《魔兽争霸》和《愤怒的小鸟》的语言已关闭评论 ⁄ 被围观 9,237 次+

Lua 是一个小巧的脚本语言。作者是巴西人。该语言的设计目的是为了嵌入应用程序中，从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。它的主页是 www.lua.org。

一年前，苹果决定在iOS系统上使用Lua语言，凡是Objective-C能做的，Lua也能做！《愤怒的小鸟》的成功让开发者开始关注Lua语言。

1. Lua的特点

Lua最著名的应用是在暴雪公司的网络游戏《魔兽争霸》和iOS著名应用《愤怒的小鸟》中。
Lua脚本可以很容易的被C/C++代码调用，也可以反过来调用C/C++的函数，这使得Lua在应用程序中可以被广泛应用。不仅仅作为扩展脚本，也可以作为普通的配置文件，代替XML,Ini等文件格式，并且更容易理解和维护。

Lua由标准C编写而成，代码简洁优美，几乎在所有操作系统和平台上都可以编译，运行。一个完整的Lua解释器不过200k，在目前所有脚本引擎中，Lua的速度是最快的。这一切 都决定了Lua是作为嵌入式脚本的最佳选择。

Lua 有一个同时进行的JIT项目，提供在特定平台上的即时编译功能，这将给Lua带来更加优秀的性能。请访问 http://luajit.luaforge.net/ 来了解这个项目。

和Python等脚本不同，Lua并没有提供强大的库，这是由它的定位决定的。所以Lua不适合作为开发独立应用程序的语言。不过Lua还是具备了比如数学运算和字符串处理等基本的功能。

Lua 目前的最新版本是 5.1

Lua只有一种数据类型，table. 实际上就是hash表。它用这个来模拟数组，链表等等。 在语法上，Lua支持如下形式：

  1. data = {} --定义一个table    
  2. data.i = 1    
  3. data.name = "jason"    
  4. data.package = {1,2,2,3,56,7}    
  5. data.others = {}    
  6. data.others.a = 1    
  7. data.others.b = 1.1   

这使得Lua具有了跟C的struct类似的形式，非常便于设计C函数的参数，用一个table就可以传入很复杂的参数。

2. 数据交换介绍

Lua和C程序通过一个堆栈交换数据: struct lua_State

堆栈的序号可以从栈顶和栈底计数，从栈底计数，则栈底是1,向栈顶方向递增。从栈顶计数，则栈顶是-1,向栈底方向递减。一般都用从栈顶计数的方式。堆栈的默认大小是20，可以用lua_checkstack修改.用lua_gettop则可以获得栈里的元素数目。并不是说在栈顶有一个整形元素。而是计算了一下栈顶元素在栈里的正index,相当于元素数目。

Lua 调用C函数用的堆栈是临时的，调用结束之后就被销毁了。如何从堆栈中获取从Lua脚本中的参数如果知道Lua脚本中某个全局变量的名字，可以用void lua_getglobal (lua_State *L, const char *name) 。这个函数会将name所指Lua变量的值放在栈顶.

如果是在C 函数中要获取Lua调用函数使用的参数：

首先用lua_gettop检查参数数量

用lua_is...类函数检测参数的类型，做好错误处理

用lua_to...类函数将参数转换为number或者string.(对Lua来说，只有这两种简单类型)

lua_tonumber返回的是double

lua_tostring返回的是char*

用lua_remove从栈中删除掉元素

继续获取下一个元素. 因为每次都调用lua_remove,所以每次调用lua_tonumber,使用的index都将固定是-1，即栈顶。

如果lua_istable成立，那么说明栈顶是一个table.注意table是不能取出来的，只能把table里的元素一个个取出来。

首先把元素的名字压入栈顶： lua_pushstring(L,"i"); 然后就可以用lua_gettable调用，值会放在栈顶。同时刚才压入的元素名字被弹出。 用上面的办法，可以把这个值取出来。记得也应该lua_remove。 如果table的某一个元素也是table，重复即可。 当table的所有元素都取完了，记住这个table本身还在堆栈里，要用lua_remove把它删除。

如果要获取的是一个数组(所谓数组，其实就是key是从1开始的数字序列的table,并且值类型相同),用lua_next可以遍历这个数组：

首先lua_pushnil，压入一个空值，然后

  1. while (lua_next(L, -2) != 0)   
  2. {   
  3.     if(lua_isnumber(L,-1)) //判断元素类型，也可能是string   
  4.     {   
  5.         arrf.add((float)lua_tonumber(L, -1));//获取元素的值   
  6.         lua_remove(L,-1);   
  7.     }   
  8. }   
  9. lua_remove(L,-1);//删除NIL   

如何从C返回数据给Lua脚本

用lua_push...类函数压入数据到堆栈中，并用return n;来告诉Lua返回了几个返回值。 Lua是天生支持多个返回值的，如 x,y = Test()。 Lua会根据n从栈里取相应的数据。

如果要返回一个table:

  1. lua_newtable(L);//创建一个表格，放在栈顶   
  2. lua_pushstring(L, "mydata");//压入key   
  3. lua_pushnumber(L,66);//压入value   
  4. lua_settable(L,-3);//弹出key,value，并设置到table里面去   
  5. lua_pushstring(L, "subdata");//压入key   
  6. lua_newtable(L);//压入value,也是一个table   
  7. lua_pushstring(L, "mydata");//压入subtable的key   
  8. lua_pushnumber(L,53);//value   
  9. lua_settable(L,-3);//弹出key,value,并设置到subtable    
  10. lua_settable(L,-3);//这时候父table的位置还是-3,弹出key,value(subtable),并设置到table里去   
  11. lua_pushstring(L, "mydata2");//同上   
  12. lua_pushnumber(L,77);   
  13. lua_settable(L,-3);   
  14. return 1;//堆栈里现在就一个table.其他都被弹掉了。  

如果要返回一个数组，用如下代码：(注意那个关于trick的注释，我在等官方的解释。经过验证，这个问题只在windows版本调用dll中方法的时候出现。WinCE正常

  1. lua_pushstring(L,"arri");   
  2. lua_newtable(L);   
  3. {   
  4.     //a trick:otherwise the lua engine will crash. This element is invisible in Lua script   
  5.     lua_pushnumber(L,-1);   
  6.     lua_rawseti(L,-2,0);   
  7.     for(int i = 0; i < arri.size();i++)   
  8.     {   
  9.         lua_pushnumber(L,arri[i]);   
  10.         lua_rawseti(L,-2,i+1);   
  11.     }   
  12. }   
  13. lua_settable(L,-3);  

这样产生的数组可以在Lua中如下遍历：

  1. for i,v in ipairs(data.arri) do  
  2.     print(v)   
  3. end  

或者是

  1. for i=1,table.getn(data.arri) do  
  2.     print(data.arri[i])    
  3. end  

只有数组才能这样，name,value构成的Record不行，table.getn也只对数组有效。
由于上述代码的高度相似性，所以很容易实现自动生成这些代码。比如，根据C的一个struct定义：

  1. typedef enum  
  2. {   
  3.     BR_9600,   
  4.     BR_4800,   
  5. } BaudRate;   
  6. typedef struct flag   
  7. {   
  8.     int onoff;   
  9.     int j;   
  10.     long l;   
  11.     double d;   
  12.     char* name;   
  13.     BaudRate rate;   
  14. }flag;  

可以自动产生如下代码：

  1. bool DataToLua(flag data,lua_State *L)   
  2. {   
  3.     lua_newtable(L);   
  4.     lua_pushstring(L,"onoff");   
  5.     lua_pushnumber(L,(double)data.onoff);   
  6.     lua_settable(L,-3);   
  7.     lua_pushstring(L,"j");   
  8.     lua_pushnumber(L,(double)data.j);   
  9.     lua_settable(L,-3);   
  10.     lua_pushstring(L,"l");   
  11.     lua_pushnumber(L,(double)data.l);   
  12.     lua_settable(L,-3);   
  13.     lua_pushstring(L,"d");   
  14.     lua_pushnumber(L,(double)data.d);   
  15.     lua_settable(L,-3);   
  16.     lua_pushstring(L,"name");   
  17.     lua_pushstring(L,data.name.c_str());   
  18.     lua_settable(L,-3);   
  19.     lua_pushstring(L,"rate");   
  20.     lua_pushnumber(L,(double)(int)data.rate);   
  21.     lua_settable(L,-3);   
  22.     return true;   
  23. }  

LuaToData也是类似的。
如果使用面向对象的方式封装起flag来，把DataToLua变成flag类的一个方法，就更加方便了。

3. C和Lua脚本互相调用举例

首先是C的主程序初始化Lua脚本引擎，并注册一些函数供脚本中调用：

  1. //function for Lua to call   
  2. //return a integer array to the script   
  3. static int l_getarr (lua_State *L)   
  4. {   
  5.     lua_newtable(L);//create table   
  6.     lua_pushnumber(L,1);//push the value   
  7.     lua_rawseti(L,-2,1);//set t[1]=v   
  8.     lua_pushnumber(L,2);   
  9.     lua_rawseti(L,-2,2);   
  10.     lua_pushnumber(L,3);   
  11.     lua_rawseti(L,-2,3);   
  12.     lua_pushnumber(L,4);   
  13.     lua_rawseti(L,-2,4);   
  14.     return 1;   
  15. }   
  16. int main()   
  17. {   
  18.     lua_State *L = lua_open(); /* opens Lua */  
  19.     luaopen_base(L); /* opens the basic library */  
  20.     luaopen_table(L); /* opens the table library */  
  21.     luaopen_string(L); /* opens the string lib. */  
  22.     luaopen_math(L); /* opens the math lib. */  
  23.     lua_pushcfunction(L, l_getarr); // Register a function   
  24.     lua_setglobal(L, "getarr");   
  25.     if (lua_dofile(L, "testlua.lua"))//Load the script file and Run it   
  26.     {   
  27.         printf("run script failed\n");   
  28.     }   
  29.     else  
  30.     {   
  31.         lua_getglobal(L, "result"); //Get the global variant in Lua script   
  32.         if(lua_isnumber(L,-1))   
  33.         {   
  34.             printf("The result of the Lua script is %d\n",lua_tonumber(L,-1));   
  35.         }   
  36. }   
  37.     lua_close(L);   
  38.     return 0;   
  39. }  

脚本的代码如下：

  1. array = getarr()   
  2. if array ~= nil then   
  3.     result = 1  
  4.     for i=1,table.getn(array),1 do  
  5.         print(array[i])   
  6.     end   
  7. else  
  8.     result = 0  
  9. end  

4. 参考资料

http://www.lua.org

5.结束语

自从Lua语言被苹果指定为iOS应用开发语言后Lua语言发展迅速，《愤怒的小鸟》的成功让开发者开始关注这门轻型的脚本语言。在最新一期的编程语言排行榜中Lua语言的排名已经上升到第十名。希望51CTO的介绍能让你开始Lua语言的开发。

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