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Lua脚本在C++下的舞步(二)
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上一节讲了一些基本的Lua应用,或许你会说,还是很简单么。呵呵,恩,是的,本来Lua就是为了让大家使用的方便快捷而设计的。如果设计的过为复杂,就不会有人使用了。
下面,我要强调一下,Lua的栈的一些概念,因为这个确实很重要,你会经常用到。熟练使用Lua,最重要的就是要时刻知道什么时候栈里面的数据是什么顺序,都是什么。如果你能熟练知道这些,实际你已经是Lua运用的高手了。
说真的,第一次我接触栈的时候,没有把它想的很复杂,倒是看了网上很多的关于Lua的文章让我对栈的理解云里雾里,什么元表,什么User,什么局部变量,什么全局变量位移。说的那叫一个晕。本人脑子笨,理解不了这么多,也不知道为什么很多人喜欢把Lua栈弄的七上八下,代码晦涩难懂。后来实在受不了了,去Lua网站下载了Lua的文档,写的很清晰。Lua的栈实际上几句话足以。
当你初始化一个栈的时候,它的栈底是1,而栈顶相对位置是-1,说形象一些,你可以把栈想象成一个环,有一个指针标记当前位置,如果-1,就是当前栈顶,如果是-2就是当前栈顶前面一个参数的位置。以此类推。当然,你也可以正序去取,这里要注意,对于Lua的很多API,下标是从1开始的。这个和C++有些不同。而且,在栈的下标中,正数表示绝对栈底的下标,负数表示相对栈顶的相对地址,这个一定要有清晰的概念,否则很容易看晕了。
让我们看一些例子,加深理解。

lua_pushnumber(m_pState, 11);
lua_pushnumber(m_pState, 12);

int nIn = lua_gettop(m_pState);  <--这里加了一行, lua_gettop()这个API是告诉你目前栈里元素的个数。
如果仅仅是Push两个参数,那么nIn的数值是2,对。没错。那么咱们看看栈里面是怎么放的。我再加两行代码。

lua_pushnumber(m_pState, 11);
lua_pushnumber(m_pState, 12);

int nIn = lua_gettop(m_pState)

int nData1 = lua_tonumber(m_pState, 1);     <--读取栈底第一个绝对坐标中的元素
int nData2 = lua_tonumber(m_pState, 2);     <--读取栈底第二个绝对坐标中的元素
printf("[Test]nData1  = %d, nData2  = %d./n");
如果是你,凭直觉,告诉我答案是什么?
现在公布答案,看看是不是和你想的一样。
[Test]nData1  = 11, nData2  = 12
呵呵,那么,如果我把代码换成

lua_pushnumber(m_pState, 11);

lua_pushnumber(m_pState, 12);



int nIn = lua_gettop(m_pState)



int nData1 = lua_tonumber(m_pState, -1);     <--读取栈顶第一个相对坐标中的元素

int nData2 = lua_tonumber(m_pState, -2);     <--读取栈顶第二个相对坐标中的元素

printf("[Test]nData1  = %d, nData2  = %d./n");

请你告诉我输出是什么?
答案是
[Test]nData1  = 12, nData2  = 11
呵呵,挺简单的吧,对了,其实就这么简单。网上其它的高阶运用,其实大部分都是对栈的位置进行调整。只要你抓住主要概念,看懂还是不难的。什么元表,什么变量,其实都一样,抓住核心,时刻知道栈里面的样子,就没有问题。
好了,回到我上一节的那个代码。

bool CLuaFn::CallFileFn(const char* pFunctionName, int nParam1, int nParam2)

{

        int nRet = 0;

        if(NULL == m_pState)

        {

                printf("[CLuaFn::CallFileFn]m_pState is NULL./n");

                return false;

        }



        lua_getglobal(m_pState, pFunctionName);



        lua_pushnumber(m_pState, nParam1);

        lua_pushnumber(m_pState, nParam2);



        int nIn = lua_gettop(m_pState); <--在这里加一行。



        nRet = lua_pcall(m_pState, 2, 1, 0);

        if (nRet != 0)

        {

                printf("[CLuaFn::CallFileFn]call function(%s) error(%d)./n", pFunctionName, nRet);

                return false;

        }



        if (lua_isnumber(m_pState, -1) == 1)

        {

                int nSum = lua_tonumber(m_pState, -1);

                printf("[CLuaFn::CallFileFn]Sum = %d./n", nSum);

        }



        int nOut = lua_gettop(m_pState); <--在这里加一行。



        return true;

}

nIn的答案是多少?或许你会说是2吧,呵呵,实际是3。或许你会问,为什么会多一个?其实我第一次看到这个数字,也很诧异。但是确实是3。因为你调用的函数名称占据了一个堆栈的位置。其实,在获取nIn那一刻,堆栈的样子是这样的(函数接口地址,参数1,参数2),函数名称也是一个变量入栈的。而nOut输出是1,lua_pcall()函数在调用成功之后,会自动的清空栈,然后把结果放入栈中。在获取nOut的一刻,栈内是这幅摸样(输出参数1)。
这里就要再迁出一个更重要的概念了,Lua不是C++,对于C++程序员而言,一个函数会自动创建栈,当函数执行完毕后会自动清理栈,Lua可不会给你这么做,对于Lua而言,它没有函数这个概念,一个栈对应一个lua_State指针,也就是说,你必须手动去清理你不用的栈,否则会造成垃圾数据占据你的内存。
不信?那么咱们来验证一下,就拿昨天的代码吧,你用for循环调用100万次。看看nOut的输出结果。。我相信,程序执行不到100万次就会崩溃,而你的内存也会变的硕大无比。而nOut的输出也会是这样的 1,2,3,4,5,6。。。。。
原因就是,Lua不会清除你以前栈内的数据,每调用一次都会给你生成一个新的栈元素插入其中。
那么怎么解决呢?呵呵,其实,如果不考虑多线程的话,在你的函数最后退出前加一句话,就可以轻松解决这个问题。(Lua栈操作是非线程安全的!)

lua_settop(m_pState, -2);
这句话的意思是什么?lua_settop()是设置栈顶的位置,我这么写,意思就是,栈顶指针目前在当前位置的-2的元素上。这样,我就实现了对栈的清除。仔细想一下,是不是这个道理呢?

bool CLuaFn::CallFileFn(const char* pFunctionName, int nParam1, int nParam2)

{

        int nRet = 0;

        if(NULL == m_pState)

        {

                printf("[CLuaFn::CallFileFn]m_pState is NULL./n");

                return false;

        }



        lua_getglobal(m_pState, pFunctionName);



        lua_pushnumber(m_pState, nParam1);

        lua_pushnumber(m_pState, nParam2);



        int nIn = lua_gettop(m_pState); <--在这里加一行。



        nRet = lua_pcall(m_pState, 2, 1, 0);

        if (nRet != 0)

        {

                printf("[CLuaFn::CallFileFn]call function(%s) error(%d)./n", pFunctionName, nRet);

                return false;

        }



        if (lua_isnumber(m_pState, -1) == 1)

        {

                int nSum = lua_tonumber(m_pState, -1);

                printf("[CLuaFn::CallFileFn]Sum = %d./n", nSum);

        }



        int nOut = lua_gettop(m_pState); <--在这里加一行。

        lua_settop(m_pState, -2);             <--清除不用的栈。



        return true;

}

好了,再让我们运行100万次,看看你的程序内存,看看你的程序还崩溃不?
如果你想打印 nOut的话,输出会变成1,1,1,1,1。。。。
最后说一句,lua_tonumber()或lua_tostring()还有以后我们要用到的lua_touserdata()一定要将数据完全取出后保存到你的别的变量中去,否则会因为清栈操作,导致你的程序异常,切记!

呵呵,说了这么多,主要是让大家如何写一个严谨的Lua程序,不要运行没两下就崩溃了。好了,基础栈的知识先说到这里,以后还有一些技巧的运用,到时候会给大家展示。
下面说一下,Lua的工具。(为什么要说这个呢?呵呵,因为我们下一步要用到其中的一个帮助我们的开发。)
呵呵,其实,Lua里面有很多简化开发的工具,你可以去www.sourceforge.net去找一下。它们能够帮助你简化C++对象与Lua对象互转之间的代码。
这里说几个有名的,当然可能不全。

(lua tinker)如果你的系统在windows下,而且不考虑移植,那么我强烈推荐你去下载一个叫做lua tinker的小工具,整个工具非常简单,一个.h和一个.cpp。直接就可以引用到你的工程中,连独立编译都不用,这是一个韩国人写的Lua与 C++接口转换的类,十分方便,代码简洁(居家旅行,必备良药)。它是基于模板的,所以你可以很轻松的把你的C++对象绑定到Lua中。代码较长,呵呵,有兴趣的朋友可以给我留言索要lua tinker的例子。就不贴在这里了。不过我个人不推荐这个东西,因为它在Linux下是编译不过去的。它使用了一种g++不支持的模板写法,虽然有人在尝试把它修改到Linux下编译,但据我所知,修改后效果较好的似乎还没有。不过如果你只是在  windows下,那就没什么可犹豫的,强烈推荐,你会喜欢它的。

(Luabinder)相信用过Boost库的朋友,或许对这个家伙很熟悉。它是一个很强大的Linux下Lua扩展包,帮你封装了很多Lua的复杂操作,主要解决了绑定C++对象和Lua对象互动的关系,非常强大,不过嘛,对于freeeyes而言,还是不推荐,因为freeeyes很懒,不想为了一个Lua还要去编译一个庞大的boost库,当然,见仁见智,如果你的程序本身就已经加载了boost,那么就应该毫不犹豫的选择它。

(lua++)呵呵,这是我最喜欢,也是我一直用到现在的库,比较前两个而言,lua++的封装性没有那么好,很多东西还是需要一点代码的,不过之所以我喜欢,是因为它是用C写的,可以在windows下和linux下轻松转换。如果鱼与熊掌不能兼得,那么我宁愿选择一个兼顾两者的东西,如果有的话,呵呵。当然,lua++就是这么一个东西,如果你继续看我的文章,或许你也会喜欢它的。

好了,废话少说,就让我选择lua++作为我们继续进行下去的垫脚石吧。
说到Lua++(http://www.codenix.com/~tolua/),这个东西还是挺有渊源的,请你先下载一个。我教你怎么编译。

还记得我昨天说过如何编译Lua么,现在请你再做一遍,不同的是,请把lua++的程序包中的src/lib中的所有h和cpp,还有include下的那个.h拷贝到你上次建立的lua工程中。然后全部添加到你的静态链接库工程中去,重新编译。会生成一个新的lua.lib,这个lua就自动包含了lua++的功能。最后记得把tolua++.h放在你的Include文件夹下。
行了,我们把上次CLuaFn类稍微改一下。

extern "C" 

{

        #include "lua.h"

        #include "lualib.h"

        #include "lauxlib.h"

        #include "tolua++"   //这里加一行

};



class CLuaFn

{

public:

        CLuaFn(void);

        ~CLuaFn(void);



        void Init();            //初始化Lua对象指针参数

        void Close();         //关闭Lua对象指针



        bool LoadLuaFile(const char* pFileName);                              //加载指定的Lua文件

        bool CallFileFn(const char* pFunctionName, int nParam1, int nParam2);        //执行指定Lua文件中的函数



private:

        lua_State* m_pState;   //这个是Lua的State对象指针,你可以一个lua文件对应一个。

};

行了,这样我们就能用Lua++下的功能了。
昨天,大家看到了 bool CallFileFn(const char* pFunctionName, int nParam1, int nParam2);这个函数的运用。演示了真么调用Lua函数。
下面,我改一下,这个函数。为什么?还是因为freeeyes很懒,我可不想每有一个函数,我都要写一个C++函数去调用,太累!我要写一个通用的!支持任意函数调用的接口!
于是我创建了两个类。支持任意参数的输入和输出,并打包送给lua去执行,说干就干。

#ifndef _PARAMDATA_H

#define _PARAMDATA_H



#include <vector>



#define MAX_PARAM_200 200



using namespace std;



struct _ParamData

{

public:

        void* m_pParam;

        char  m_szType[MAX_PARAM_200];

        int   m_TypeLen;



public:

        _ParamData()

        {

                m_pParam    = NULL;

                m_szType[0] = '/0';

                m_TypeLen   = 0;

        };



        _ParamData(void* pParam, const char* szType, int nTypeLen)

        {

                SetParam(pParam, szType, nTypeLen);

        }



        ~_ParamData() {};



        void SetParam(void* pParam, const char* szType, int nTypeLen)

        {

                m_pParam = pParam;

                sprintf(m_szType, "%s", szType);

                m_TypeLen = nTypeLen;

        };



        bool SetData(void* pParam, int nLen)

        {

                if(m_TypeLen < nLen)

                {

                        return false;

                }



                if(nLen > 0)

                {

                        memcpy(m_pParam, pParam, nLen);

                }

                else

                {

                        memcpy(m_pParam, pParam, m_TypeLen);

                }

                return true;

        }



        void* GetParam()

        {

                return m_pParam;

        }



        const char* GetType()

        {

                return m_szType;

        }



        bool CompareType(const char* pType)

        {

                if(0 == strcmp(m_szType, pType))

                {

                        return true;

                }

                else

                {

                        return false;

                }

        }

};





class CParamGroup

{

public:

        CParamGroup() {};

        ~CParamGroup()

        { 

                Close(); 

        };



        void Init()

        {

                m_vecParamData.clear();

        };



        void Close()

        {

                for(int i = 0; i < (int)m_vecParamData.size(); i++)

                {

                        _ParamData* pParamData = m_vecParamData;

                        delete pParamData;

                        pParamData = NULL;

                }

                m_vecParamData.clear();

        };



        void Push(_ParamData* pParam)

        {

                if(pParam != NULL)

                {

                        m_vecParamData.push_back(pParam);

                }

        };



        _ParamData* GetParam(int nIndex)

        {

                if(nIndex < (int)m_vecParamData.size())

                {

                        return m_vecParamData[nIndex];

                }

                else

                {

                        return NULL;

                }

        };



        int GetCount()

        {

                return (int)m_vecParamData.size();

        }



private:

        typedef vector<_ParamData*> vecParamData;

        vecParamData m_vecParamData;

};





#endif





#endif
  

我创建了两个类,把Lua要用到的类型,数据都封装起来了。这样,我只需要这么改写这个函数。
bool CallFileFn(const char* pFunctionName, CParamGroup& ParamIn, CParamGroup& ParamOut);
它就能按照不同的参数自动给我调用,嘿嘿,懒到家吧!
其实这两个类很简单,_ParamData是参数类,把你要用到的参数放入到这个对象中去,标明类型的大小,类型名称,内存块。而CParamGroup负责将很多很多的_ParamData打包在一起,放在vector里面。

好了,让我们看看CallFileFn函数里面我怎么改的。

bool CLuaFn::CallFileFn(const char* pFunctionName, CParamGroup& ParamIn, CParamGroup& ParamOut)

{

        int nRet = 0;

        int i    = 0;

        if(NULL == m_pState)

        {

                printf("[CLuaFn::CallFileFn]m_pState is NULL./n");

                return false;

        }



        lua_getglobal(m_pState, pFunctionName);



        //加载输入参数

        for(i = 0; i < ParamIn.GetCount(); i++)

        {

                PushLuaData(m_pState, ParamIn.GetParam(i));

        }



        nRet = lua_pcall(m_pState, ParamIn.GetCount(), ParamOut.GetCount(), 0);

        if (nRet != 0)

        {

                printf("[CLuaFn::CallFileFn]call function(%s) error(%s)./n", pFunctionName, lua_tostring(m_pState, -1));

                return false;

        }



        //获得输出参数

        int nPos = 0;

        for(i = ParamOut.GetCount() - 1; i >= 0; i--)

        {

                nPos--;

                PopLuaData(m_pState, ParamOut.GetParam(i), nPos);

        }



        int nCount = lua_gettop(m_pState);

        lua_settop(m_pState, -1-ParamOut.GetCount());



        return true;

}

呵呵,别的没变,加了两个循环,因为考虑lua是可以支持多结果返回的,所以我也做了一个循环接受参数。
lua_settop(m_pState, -1-ParamOut.GetCount());这句话是不是有些意思,恩,是的,我这里做了一个小技巧,因为我不知道返回参数有几个,所以我会根据返回参数的个数重新设置栈顶。这样做可以返回任意数量的栈而且清除干净。
或许细心的你已经发现,里面多了两个函数。恩,是的。来看看这两个函数在干什么。

bool CLuaFn::PushLuaData(lua_State* pState, _ParamData* pParam)

{

        if(pParam == NULL)

        {

                return false;

        }



        if(pParam->CompareType("string"))

        {

                lua_pushstring(m_pState, (char* )pParam->GetParam());

                return true;

        }



        if(pParam->CompareType("int"))

        {

                int* nData = (int* )pParam->GetParam();

                lua_pushnumber(m_pState, *nData);

                return true;

        }

        else

        {

                void* pVoid = pParam->GetParam();

                tolua_pushusertype(m_pState, pVoid, pParam->GetType());

                return true;

        }

}

参数入栈操作,呵呵,或许你会问tolua_pushusertype(m_pState, pVoid, pParam->GetType());这句话,你可能有些看不懂,没关系,我会在下一讲详细的解释Lua++的一些API的用法。现在大概和你说一下,这句话的意思就是,把一个C++对象传输给Lua函数。
再看看,下面一个。

bool CLuaFn:: PopLuaData(lua_State* pState, _ParamData* pParam, int nIndex)

{

        if(pParam == NULL)

        {

                return false;

        }



        if(pParam->CompareType("string"))

        {

                if (lua_isstring(m_pState, nIndex) == 1)

                {

                        const char* pData = (const char*)lua_tostring(m_pState, nIndex);

                        pParam->SetData((void* )pData, (int)strlen(pData));

                }

                return true;

        }



        if(pParam->CompareType("int"))

        {

                if (lua_isnumber(m_pState, nIndex) == 1)

                {

                        int nData = (int)lua_tonumber(m_pState, nIndex);

                        pParam->SetData(&nData, sizeof(int));

                }

                return true;

        }

        else

        {

                pParam->SetData(tolua_tousertype(m_pState, nIndex, NULL), -1);

                return true;

        }

}

弹出一个参数并赋值。pParam->SetData(tolua_tousertype(m_pState, nIndex, NULL), -1);这句话同样,我在下一讲中详细介绍。
呵呵,好了,我们又进了一步,我们可以用这个函数绑定任意一个Lua函数格式。而代码不用多写,懒蛋的目的达到了。
呵呵,这一讲主要是介绍了一些基本知识,或许有点多余,但是我觉得是必要的,在下一讲中,我讲开始详细介绍如何绑定一个C++对象给Lua,并让Lua对其修改。然后返回结果。休息一下,休息一下先。


原文链接:http://blog.csdn.net/favormm/article/details/5796602
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