lua运行速度 lua运行原理

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bigrobin 2024-04-07 15:12:55

文章标签 lua运行速度 lua lua调用原理 Lua堆栈 Lua 文章分类 游戏开发

Lua的调用原理（Lua的堆栈）

Lua栈

什么是Lua栈

Lua的栈类似于以下定义，它是在创建lua_State的时候被创建的：

TValue stack[max_stack_len]//欲知内情可以查看lstate.c文件中的stack_init函数。

存入栈的数据结构包含数值、字符串、指针、table、闭包等。

通过Lua栈实现和C/C++的通讯

Lua和C通信的约定

“如果你想要什么，你告诉我，我来产生“就可以保证，凡是Lua中的变量，Lua要负责这些变量的生命周期和垃圾回收，所以，必须由Lua来创建这些值（在创建时就加入了生命周期对其进行管理）。

”然后放到栈上，你只能通过API来操作这个值“，Lua的API给C提供了一套完备的操作界面，这个就相当于约定的通信协议，如果Lua客户使用这个操作界面，那么Lua本身不会出现任何”意料之外“的错误。

”我只管我的世界“这句话体现了Lua和C/C++作为两个不同系统的分界，C/C++中的值，Lua是不知道的，Lua只负责它的世界。

栈的索引规则

栈底到栈顶索引是+1递增的规律，同时索引有正数索引和负数索引两种表达方式：

正数索引，不需要知道栈的大小，我们就能知道栈底在哪，栈底的索引永远是1。
即：栈底是1，然后一直到栈顶逐渐+1。
负数索引，不需要知道栈的大小，我们就能知道栈顶在哪，栈顶的索引永远是-1。
即：栈顶是-1，然后一直到栈底逐渐-1。

Lua和C++通讯实例

实际上Lua本质是和C通讯的，C++支持extern “C”。

假设在一个Lua文件中有如下定义：

-- hello.lua文件
myName = "beauty girl"

想要在C++中获取到myName的值，可以使用lua_getglobal来获取：

/*获取table变量，在栈顶*/
lua_getglobal(pL,"myName");

lua_getglobal的处理过程如下：（请注意红色数字，代表通信顺序）

lua运行速度 lua运行原理_lua运行速度

C++想要获取Lua的myName字符串的值，所以它把myName放到Lua堆栈（栈顶），以便Lua能看到。
Lua从堆栈（栈顶）中获取myName，此时栈顶再次变为空。
Lua拿着这个myName去Lua全局变量查找myName对应的字符串。
Lua把取得的“beauty girl”字符串放到堆栈（栈顶）。
C++可以从Lua堆栈中取得“beauty girl”。

现在，我们给hello.lua文件中添加一个table全局变量：

-- hello.lua文件
myName = "beauty girl"
helloTable = {name = "mutou",IQ = 125}

我们看到，多了一个helloTable的变量，他和数组十分相似，又和HashMap有点类似，总之它很强大。

获取helloTable变量的方式和以前是一样的：

/* 取得table变量，在栈顶 */  
lua_getglobal(pL, "helloTable");

这样，helloTable变量就被存放到栈顶。

可我们并不是要取table变量，因为C++中是无法识别Lua的table类型的，所以我们要取得table中具体的值，也就是name和IQ的值。

有一个和lua_getglobal类似的函数，叫做lua_gettable，顾名思义，它是用来取得table相关的数据的。

lua_gettable函数调用后，Lua会从栈顶（注意是栈顶，即如果想同时push进入两个key值，那么根据栈的原理，先进后出，那么后push进入的key值对应的value值先取，替换的值永远放在栈顶！）取得一个key值，然后根据这个key值去栈中指定的table中寻找对应的value值，最后把找到的value值放到栈顶，同时栈中key值将被移除。

lua_pushstring()函数可以把C++中的字符串存放到Lua的栈里，然后再用lua_gettable()去执行前面所说的步骤，lua_gettable的第二个参数是指定的table变量在栈中的索引。

为了方便理解，我们画个图来表示：

lua运行速度 lua运行原理_lua调用原理_02

这是初始状态，堆栈里还没有任何东西，那么，现在要先把helloTable变量放到栈顶：

/* 取得table变量，在栈顶 */  
lua_getglobal(pL, "helloTable");

然后就变成了这样：

lua运行速度 lua运行原理_Lua堆栈_03

接着，我们要取得table的name对应的值，那么，先要做的是把“name”字符串入栈：

/*将C++的字符串放到Lua的栈中，此时，栈顶变为“name”，helloTable的对象变为栈底*/
lua_pushstring(pL,"name");

然后变成这样：

lua运行速度 lua运行原理_lua运行速度_04

注意，这里加上相应的索引，采用负数索引。

由于“name”的入栈，现在helloTable变量已经不在栈顶。接着，我们调用要做的最重要的一步，取得name在table中对应的值。

/*从table对象寻找“name”对应的值（table对象现在在索引为-2的栈中，也就是当前的栈底），取得对应值之后，取代"name"返回栈顶。*/
lua_gettable(pL,-2);

此时，栈变成这样：

lua运行速度 lua运行原理_Lua堆栈_05

完整实例：

int main (int argc, char **argv) {
    // 创建一个lua虚拟机
    lua_State* L = luaL_newstate();

    // 加载一个常用的系统库
    luaL_openlibs(L);

    // 加载lua文件并执行
    if (luaL_dofile(L, "main.lua")) {
        printf("%s\n", lua_tostring(L, -1));
    }

    // 取得table变量，在栈顶
    lua_getglobal(L, "helloTable");
    int top = lua_gettop(L);
    printf("%d\n", top);

    // 将C字符串放到Lua堆栈中，此时栈顶为"name"，tbTable对象在栈底
    lua_pushstring(L, "name");
    top = lua_gettop(L);
    printf("%d\n", top);

    // 从tbTable对象中寻找"name"对应的值（tbTable对象现在在负数索引为-2【正数索引为1】
    // 的栈中，也就是栈底），取得对应的值后，用value值取代key值返回栈顶！！
    lua_gettable(L, -2);
    top = lua_gettop(L);
    printf("%d\n", top);

    const char* value = lua_tostring(L, -1);
    printf("%s\n", value);

    top = lua_gettop(L);
    printf("%d\n", top);
    if (LUA_TTABLE == lua_type(L, -2)) {
        printf("table\n");
    }

    if (LUA_TSTRING == lua_type(L, -1)) {
        printf("string\n");
    }

    // 关闭lua虚拟机
    lua_close(L);
    return 0;
}

输出结果：

lua运行速度 lua运行原理_lua调用原理_06