Lua简介：开发《魔兽争霸》和《愤怒的小鸟》的语言

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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。本文我们将介绍Lua语言这门小巧轻型的脚本语言，希望51CTO的介绍能让你开始Lua语言的开发。

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。

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。

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：

 
 

data?=?{}?--定义一个table?
  
  
?
  
  
data.i?=?1?
  
  
?
  
  
data.name?=?"jason"?
  
  
?
  
  
data.package?=?{1,2,3,56,7}?
  
  
?
  
  
data.others?=?{}?
  
  
?
  
  
data.others.a?=?1?
  
  
?
  
  
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

while?(lua_next(L,?-2)?!=?0)?
  
  
?
  
  
{?
  
  
?
  
  
if(lua_isnumber(L,-1))?//判断元素类型，也可能是string?
  
  
?
  
  
{?
  
  
?
  
  
arrf.add((float)lua_tonumber(L,?-1));//获取元素的值?
  
  
?
  
  
lua_remove(L,-1);?
  
  
?
  
  
}?
  
  
?
  
  
}?
  
  
?
  
  
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:

lua_newtable(L);//创建一个表格，放在栈顶?
  
  
?
  
  
lua_pushstring(L,?"mydata");//压入key?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,66);//压入value?
  
  
?
  
  
lua_settable(L,-3);//弹出key,value，并设置到table里面去?
  
  
?
  
  
lua_pushstring(L,?"subdata");//压入key?
  
  
?
  
  
lua_newtable(L);//压入value,也是一个table?
  
  
?
  
  
lua_pushstring(L,0); background-color:inherit">//压入subtable的key?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,53);//value?
  
  
?
  
  
lua_settable(L,value,并设置到subtable?
  
  
?
  
  
lua_settable(L,0); background-color:inherit">//这时候父table的位置还是-3,弹出key,value(subtable),并设置到table里去?
  
  
?
  
  
lua_pushstring(L,?"mydata2");//同上?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,77);?
  
  
?
  
  
lua_settable(L,-3);?
  
  
?
  
  
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

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

这样产生的数组可以在Lua中如下遍历：

for?i,v?in?ipairs(data.arri)?do?
  
  
?
  
  
print(v)?
  
  
?
  
  
end?
 
 

或者是

for?i=1,table.getn(data.arri)?do?
  
  
?
  
  
print(data.arri[i])?
  
  
?
  
  
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：

typedef?enum?
  
  
?
  
  
{?
  
  
?
  
  
BR_9600,?
  
  
?
  
  
BR_4800,?
  
  
?
  
  
}?BaudRate;?
  
  
?
  
  
struct?flag?
  
  
?
  
  
{?
  
  
?
  
  
int?onoff;?
  
  
?
  
  
int?j;?
  
  
?
  
  
long?l;?
  
  
?
  
  
double?d;?
  
  
?
  
  
char*?name;?
  
  
?
  
  
BaudRate?rate;?
  
  
?
  
  
}flag;?
 
 

可以自动产生如下代码：

bool?DataToLua(flag?data,lua_State?*L)?
  
  
?
  
  
{?
  
  
?
  
  
lua_newtable(L);?
  
  
?
  
  
lua_pushstring(L,"onoff");?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,(double)data.onoff);?
  
  
?
  
  
lua_settable(L,-3);?
  
  
?
  
  
lua_pushstring(L,"j");?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,87); background-color:inherit; font-weight:bold">double)data.j);?
  
  
?
  
  
lua_settable(L,"l");?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,87); background-color:inherit; font-weight:bold">double)data.l);?
  
  
?
  
  
lua_settable(L,"d");?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,87); background-color:inherit; font-weight:bold">double)data.d);?
  
  
?
  
  
lua_settable(L,"name");?
  
  
?
  
  
lua_pushstring(L,data.name.c_str());?
  
  
?
  
  
lua_settable(L,"rate");?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,87); background-color:inherit; font-weight:bold">double)(int)data.rate);?
  
  
?
  
  
lua_settable(L,153); background-color:inherit; font-weight:bold">return?true;?
  
  
?
  
  
}?
 
 

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：

//function?for?Lua?to?call?
  
  
?
  
  
//return?a?integer?array?to?the?script?
  
  
?
  
  
static?int?l_getarr?(lua_State?*L)?
  
  
?
  
  
{?
  
  
?
  
  
lua_newtable(L);//create?table?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,1);//push?the?value?
  
  
?
  
  
lua_rawseti(L,0); background-color:inherit">//set?t[1]=v?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,2);?
  
  
?
  
  
lua_rawseti(L,2);?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,3);?
  
  
?
  
  
lua_rawseti(L,3);?
  
  
?
  
  
lua_pushnumber(L,4);?
  
  
?
  
  
lua_rawseti(L,4);?
  
  
?
  
  
return?1;?
  
  
?
  
  
}?
  
  
?
  
  
int?main()?
  
  
?
  
  
{?
  
  
?
  
  
lua_State?*L?=?lua_open();?/*?opens?Lua?*/?
  
  
?
  
  
luaopen_base(L);?/*?opens?the?basic?library?*/?
  
  
?
  
  
luaopen_table(L);?/*?opens?the?table?library?*/?
  
  
?
  
  
luaopen_string(L);?/*?opens?the?string?lib.?*/?
  
  
?
  
  
luaopen_math(L);?/*?opens?the?math?lib.?*/?
  
  
?
  
  
lua_pushcfunction(L,?l_getarr);?//?Register?a?function?
  
  
?
  
  
lua_setglobal(L,?"getarr");?
  
  
?
  
  
if?(lua_dofile(L,?"testlua.lua"))//Load?the?script?file?and?Run?it?
  
  
?
  
  
{?
  
  
?
  
  
printf("run?script?failedn");?
  
  
?
  
  
}?
  
  
?
  
  
else?
  
  
?
  
  
{?
  
  
?
  
  
lua_getglobal(L,?"result");?//Get?the?global?variant?in?Lua?script?
  
  
?
  
  
?
  
  
{?
  
  
?
  
  
printf("The?result?of?the?Lua?script?is?%dn",lua_tonumber(L,-1));?
  
  
?
  
  
}?
  
  
?
  
  
}?
  
  
?
  
  
lua_close(L);?
  
  
?
  
  
return?0;?
  
  
?
  
  
}?
 
 

脚本的代码如下：

array?=?getarr()?
  
  
?
  
  
if?array?~=?nil?then?
  
  
?
  
  
result?=?1?
  
  
?
  
  
do?
  
  
?
  
  
print(array[i])?
  
  
?
  
  
end?
  
  
?
  
  
else?
  
  
?
  
  
result?=?0?
  
  
?
  
  
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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