一.Hello World
1.前言
偶最近在学习Lua, 所以写出心得和大家共享, 争取一天写一篇, 嘿嘿.
才开始学所以内容很浅, 希望大家包涵.
Lua是一种完全免费的脚本语言, 可以和C/C++语言紧密结合,
它的官方网站在http://www.lua.org. 在网站上可以下载到lua的源码, 没有可
执行版本, 不过不用担心, 因为lua源码可以在任何一种C/C++的编译器上编译.
如果要学习Lua, 官方网站上的Reference是必备的，上面有每个命令的用法，非常详细。
参考手册 http://www.lua.org/manual/5.0/
作者写的Programming in Lua http://www.lua.org/pil/
2.编译
如果用的VC6, 可以下载所需的project文件,地址在
http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=32250&package_id=115604
VSNET2003可以下载这个sln文件http://home.comcast.net/~vertigrated/lua/vs7.zip
偶用的是cygwin和linux, 打入以下命令即可,
tar -zxvf lua-5.0.2.tar.gz
cd lua-5.0.2
sh ./configure
make
这样就OK了。
为了以后使用方便，最好把bin目录加入到path里面。
3."Hello, world!"
现在开始偶们的第一个小程序"Hello, world!"
把以下程序打入文件e01.lua
例1:e01.lua
-- Hello World in Lua
print("Hello World.")
Lua有两种执行方式，一种是嵌入到C程序中执行，还有一种是直接从命令行方式下执行。
这里为了调试方便，采用第二种方式，执行命令 lua e01.lua
输出结果应该是：
Hello World.
4.程序说明
第一行 -- Hello World in Lua
这句是注释，其中--和C++中的//意思是一样的
第二行 print("Hello World.")
调用lua内部命令print，输出"Hello World."字符串到屏幕，Lua中的字符串全部是由"括起来的。
这个命令是一个函数的调用，print是lua的一个函数，而"Hello World."是print的参数。
5.试试看
在Lua中有不少字符串的处理操作，本次的课后试试看的内容就是，找出连接两个字符串的操作，
并且print出来。
二.流程控制
1. 函数的使用
以下程序演示了如何在Lua中使用函数, 及局部变量
例e02.lua
-- functions
function pythagorean(a, b)
local c2 = a^2 + b^2
return sqrt(c2)
end
print(pythagorean(3,4))
运行结果
5
程序说明
在Lua中函数的定义格式为:
function 函数名(参数)
...
end
与Pascal语言不同, end不需要与begin配对, 只需要在函数结束后打个end就可以了.
本例函数的作用是已知直角三角形直角边, 求斜边长度. 参数a,b分别表示直角边长,
在函数内定义了local形变量用于存储斜边的平方. 与C语言相同, 定义在函数内的代
码不会被直接执行, 只有主程序调用时才会被执行.
local表示定义一个局部变量, 如果不加local刚表示c2为一个全局变量, local的作用域
是在最里层的end和其配对的关键字之间, 如if ... end, while ... end等。全局变量的
作用域是整个程序。
2. 循环语句
例e03.lua
-- Loops
for i=1,5 do
print("i is now " .. i)
end
运行结果
i is now 1
i is now 2
i is now 3
i is now 4
i is now 5
程序说明
这里偶们用到了for语句
for 变量 = 参数1, 参数2, 参数3 do
循环体
end
变量将以参数3为步长, 由参数1变化到参数2
例如:
for i=1,f(x) do print(i) end
for i=10,1,-1 do print(i) end
这里print("i is now " .. i)中，偶们用到了..，这是用来连接两个字符串的，
偶在(1)的试试看中提到的，不知道你们答对了没有。
虽然这里i是一个整型量，Lua在处理的时候会自动转成字符串型，不需偶们费心。
3. 条件分支语句
例e04.lua
-- Loops and conditionals
for i=1,5 do
print(“i is now “ .. i)
if i < 2 then
print(“small”)
elseif i < 4 then
print(“medium”)
else
print(“big”)
end
end
运行结果
i is now 1
small
i is now 2
medium
i is now 3
medium
i is now 4
big
i is now 5
big
程序说明
if else用法比较简单, 类似于C语言, 不过此处需要注意的是整个if只需要一个end,
哪怕用了多个elseif, 也是一个end.
例如
if op == "+" then
r = a + b
elseif op == "-" then
r = a - b
elseif op == "*" then
r = a*b
elseif op == "/" then
r = a/b
else
error("invalid operation")
end
4.试试看
Lua中除了for循环以外, 还支持多种循环, 请用while...do和repeat...until改写本文中的for程序
三.Lua数据结构
1.简介
Lua语言只有一种基本数据结构, 那就是table, 所有其他数据结构如数组啦,
类啦, 都可以由table实现.
例e05.lua
-- Arrays
myData = {}
myData[0] = “foo”
myData[1] = 42
-- Hash tables
myData[“bar”] = “baz”
-- Iterate through the
-- structure
for key, value in myData do
print(key .. “=“ .. value)
end
输出结果
0=foo
1=42
bar=baz
程序说明
首先定义了一个table myData={}, 然后用数字作为下标赋了两个值给它. 这种
定义方法类似于C中的数组, 但与数组不同的是, 每个数组元素不需要为相同类型,
就像本例中一个为整型, 一个为字符串.
程序第二部分, 以字符串做为下标, 又向table内增加了一个元素. 这种table非常
像STL里面的map. table下标可以为Lua所支持的任意基本类型, 除了nil值以外.
Lua对Table占用内存的处理是自动的, 如下面这段代码
a = {}
a["x"] = 10
b = a -- `b' refers to the same table as `a'
print(b["x"]) --> 10
b["x"] = 20
print(a["x"]) --> 20
a = nil -- now only `b' still refers to the table
b = nil -- now there are no references left to the table
b和a都指向相同的table, 只占用一块内存, 当执行到a = nil时, b仍然指向table,
而当执行到b=nil时, 因为没有指向table的变量了, 所以Lua会自动释放table所占内存
3.Table的嵌套
Table的使用还可以嵌套，如下例
例e06.lua
-- Table ‘constructor’
myPolygon = {
color=“blue”,
thickness=2,
npoints=4;
{x=0, y=0},
{x=-10, y=0},
{x=-5, y=4},
{x=0, y=4}
}
-- Print the color
print(myPolygon[“color”])
-- Print it again using dot
-- notation
print(myPolygon.color)
-- The points are accessible
-- in myPolygon[1] to myPolygon[4]
-- Print the second point’s x
-- coordinate
print(myPolygon[2].x)
程序说明
首先建立一个table, 与上一例不同的是，在table的constructor里面有{x=0,y=0},
这是什么意思呢？ 这其实就是一个小table, 定义在了大table之内, 小table的
table名省略了.
最后一行myPolygon[2].x，就是大table里面小table的访问方式.
四.函数的调用
1.不定参数
例e07.lua
-- Functions can take a
-- variable number of
-- arguments.
function funky_print (...)
for i=1, arg.n do
print("FuNkY: " .. arg[i])
end
end
funky_print("one", "two")
运行结果
FuNkY: one
FuNkY: two
程序说明
* 如果以...为参数, 则表示参数的数量不定.
* 参数将会自动存储到一个叫arg的table中.
* arg.n中存放参数的个数. arg[]加下标就可以遍历所有的参数.
2.以table做为参数
例e08.lua
-- Functions with table
-- parameters
function print_contents(t)
for k,v in t do
print(k .. "=" .. v)
end
end
print_contents{x=10, y=20}
运行结果
x=10
y=20
程序说明
* print_contents{x=10, y=20}这句参数没加圆括号, 因为以单个table为参数的时候, 不需要加圆括号
* for k,v in t do 这个语句是对table中的所有值遍历, k中存放名称, v中存放值
3.把Lua变成类似XML的数据描述语言
例e09.lua
function contact(t)
-- add the contact ‘t’, which is
-- stored as a table, to a database
end
contact {
name = "Game Developer",
email = "hack@ogdev.net",
url = "http://www.ogdev.net",
quote = [[
There are
10 types of people
who can understand binary.]]
}
contact {
-- some other contact
}
程序说明
* 把function和table结合, 可以使Lua成为一种类似XML的数据描述语言
* e09中contact{...}, 是一种函数的调用方法, 不要弄混了
* [[...]]是表示多行字符串的方法
* 当使用C API时此种方式的优势更明显, 其中contact{..}部分可以另外存成一配置文件
4.试试看
想想看哪些地方可以用到例e09中提到的配置方法呢？
五.Lua与C的交互
1.简介
Lua与C/C++结合是很紧密的, Lua与C++交互是建立在Lua与C的基础上的, 所
以偶先从Lua与C讲起.
正如第一讲所说, 运行Lua程序或者说调用Lua主要有两种方式:
* 通过命令行执行"Lua"命令
* 通过Lua的C库
虽然此前偶们一直用第一种方式, 但偶要告诉你, 通过Lua的C库执行才是游戏中
常用的方式.
2.Lua的C库
Lua的C库可以做为Shared Library调用, 但一般开发游戏时会把Lua的所有源程序
都包含在内, 并不把Lua编译成共享库的形式. 因为Lua程序只有100多K, 而且几乎
可以在任何编译器下Clean Compile. 带Lua源程序的另一个好处时, 可以随时对Lua
本身进行扩充, 增加偶们所需的功能.
Lua的C库提供一系列API:
* 管理全局变量
* 管理tables
* 调用函数
* 定义新函数, 这也可以完全由C实现
* 垃圾收集器Garbage collector, 虽然Lua可以自动进行, 但往往不是立即执行的,
所以对实时性要求比较高的程序, 会自己调用垃圾收集器
* 载入并执行Lua程序, 这也可以由Lua自身实现
* 任何Lua可以实现的功能, 都可以通过Lua的C API实现, 这对于优化程序的运行速度
有帮助. 经常调用的共用的Lua程序片断可以转成C程序, 以提高效率. 连Lua都是C写的
还有什么C不能实现呢?
3.Lua与C集成的例子
例e10.c
/* A simple Lua interpreter. */
#include
#include
int main(int argc, char *argv[]) {
char line[BUFSIZ];
lua_State *L = lua_open(0);
while (fgets(line, sizeof(line), stdin) != 0)
lua_dostring(L, line);
lua_close(L);
return 0;
}
编译
Linux/Cygwin
* 先编译Lua, 并把头文件放入include路径
* gcc e10.c -llua -llualib -o e10
VC6/VC2003
* 先编译Lua, 在Option中设置头文件和库文件路径
* 新建工程,在工程配置中加入附加库lua.lib和lualib.lib
* 编译成exe
运行结果
本程序的功能是实现一个Lua解释器, 输入的每行字符都会被解释成Lua并执行.
程序说明
* #include 包含lua头文件, 然后才可以使用API
* lua_State *L = lua_open(0) 打开一个Lua执行器
* fgets(line, sizeof(line), stdin) 从标准输入里读入一行
* lua_dostring(L, line) 执行此行
* lua_close(L) 关闭Lua执行器
例e11.c
/* Another simple Lua interpreter. */
#include
#include
#include
int main(int argc, char *argv[]) {
char line[BUFSIZ];
lua_State *L = lua_open(0);
lua_baselibopen(L);
lua_iolibopen(L);
lua_strlibopen(L);
lua_mathlibopen(L);
while (fgets(line, sizeof(line), stdin) != 0)
lua_dostring(L, line);
lua_close(L);
return 0;
}
运行结果
本程序的功能是实现一个Lua解释器, 输入的每行字符都会被解释成Lua并执行.
与上例不同的是, 本例调用了Lua的一些标准库.
程序说明
* #include 包含Lua的标准库
* 以下这几行是用来读入Lua的一些库, 这样偶们的Lua程序就可以有更多的功能.
lua_baselibopen(L);
lua_iolibopen(L);
lua_strlibopen(L);
lua_mathlibopen(L);
4.试试看
把上面两个小例子在你熟悉的编译器中编译执行, 并试试能否与Lua源码树一起编译
六.C/C++中用Lua函数
1.简介
偶们这次主要说说怎么由Lua定义函数, 然后在C或者C++中调用. 这里偶们
暂不涉及C++的对象问题, 只讨论调用函数的参数, 返回值和全局变量的使用.
2.程序
这里偶们在e12.lua里先定义一个简单的add(), x,y为加法的两个参数,
return 直接返回相加后的结果.
例e12.lua
-- add two numbers
function add ( x, y )
return x + y
end
在前一次里, 偶们说到 lua_dofile() 可以直接在C中执行lua文件. 因为偶们
这个程序里只定义了一个add()函数, 所以程序执行后并不直接结果, 效果相当
于在C中定义了一个函数一样.
Lua的函数可以有多个参数, 也可以有多个返回值, 这都是由栈(stack)实现的.
需要调用一个函数时, 就把这个函数压入栈, 然后顺序压入所有参数, 然后用
lua_call()调用这个函数. 函数返回后, 返回值也是存放在栈中. 这个过程和
汇编执行函数调用的过程是一样的.
例e13.cpp 是一个调用上面的Lua函数的例子
#include
extern "C" { // 这是个C++程序, 所以要extern "C",
// 因为lua的头文件都是C格式的
#include "lua.h"
#include "lualib.h"
#include "lauxlib.h"
}
/* the Lua interpreter */
lua_State* L;
int luaadd ( int x, int y )
{
int sum;
/* the function name */
lua_getglobal(L, "add");
/* the first argument */
lua_pushnumber(L, x);
/* the second argument */
lua_pushnumber(L, y);
/* call the function with 2
arguments, return 1 result */
lua_call(L, 2, 1);
/* get the result */
sum = (int)lua_tonumber(L, -1);
lua_pop(L, 1);
return sum;
}
int main ( int argc, char *argv[] )
{
int sum;
/* initialize Lua */
L = lua_open();
/* load Lua base libraries */
lua_baselibopen(L);
/* load the script */
lua_dofile(L, "e12.lua");
/* call the add function */
sum = luaadd( 10, 15 );
/* print the result */
printf( "The sum is %d\n", sum );
/* cleanup Lua */
lua_close(L);
return 0;
}
程序说明:
main中过程偶们上次已经说过了, 所以这次只说说luaadd的过程
* 首先用lua_getglobal()把add函数压栈
* 然后用lua_pushnumber()依次把x,y压栈
* 然后调用lua_call(), 并且告诉程序偶们有两个参数一个返回值
* 接着偶们从栈顶取回返回值, 用lua_tonumber()
* 最后偶们用lua_pop()把返回值清掉
运行结果:
The sum is 25
编译方法
Linux下把程序存成e13.cpp
g++ e13.cpp -llua -llualib -o e13
./e13
VC下编译方法
* 首先建立一个空的Win32 Console Application Project
* 把e13.cpp加入工程中
* 点project setting,然后设置link选项, 再加上lua.lib lualib.lib两个额外的库
* 最后编译
建立好的project可以在这里下载
VC http://tonyandpaige.com/tutorials/luaadd.zip
Linux http://tonyandpaige.com/tutorials/luaadd.tar.gz
3.全局变量
上面偶们用到了lua_getglobal()但并没有详细讲, 这里偶们再举两个小例子来说下全局变量
lua_getglobal()的作用就是把lua中全局变量的值压入栈
lua_getglobal(L, "z");
z = (int)lua_tonumber(L, 1);
lua_pop(L, 1);
假设Lua程序中定义了一个全局变量z, 这段小程序就是把z的值取出放入C的变量z中.
另外Lua中还有一个对应的函数lua_setglobal(), 作用是用栈顶的值填充指定的全局变量
lua_pushnumber(L, 10);
lua_setglobal(L, "z");
例如这段小程序就是把lua中的全局变量z设为10, 如果lua中未定义z的话, 就会自动创建一个
全局变量z并设为10.
4.试试看
自己写个函数用C/C++来调用下试试
七.调用C/C++函数
1.前言
上次偶说到从C/C++中调用Lua的函数, 然后就有朋友问从Lua中如何调用C/C++的
函数, 所以偶们这次就来说说这个问题. 首先偶们会在C++中建立一个函数, 然后
告知Lua有这个函数, 最后再执行它. 另外, 由于函数不是在Lua中定义的, 所以
无法确定函数的正确性, 可能在调用过程中会出错, 因此偶们还会说说Lua出错处
理的问题.
2.Lua中调用C函数
在lua中是以函数指针的形式调用函数, 并且所有的函数指针都必须满足如下此种
类型:
typedef int (*lua_CFunction) (lua_State *L);
也就是说, 偶们在C++中定义函数时必须以lua_State为参数, 以int为返回值才能
被Lua所调用. 但是不要忘记了, 偶们的lua_State是支持栈的, 所以通过栈可以
传递无穷个参数, 大小只受内存大小限制. 而返回的int值也只是指返回值的个数
真正的返回值都存储在lua_State的栈中. 偶们通常的做法是做一个wrapper, 把
所有需要调用的函数都wrap一下, 这样就可以调用任意的函数了.
下面这个例子是一个C++的average()函数, 它将展示如何用多个参数并返回多个值
例e14.cpp
#include
extern "C" {
#include "lua.h"
#include "lualib.h"
#include "lauxlib.h"
}
/* the Lua interpreter */
lua_State* L;
static int average(lua_State *L)
{
/* get number of arguments */
int n = lua_gettop(L);
double sum = 0;
int i;
/* loop through each argument */
for (i = 1; i <= n; i++)
{
/* total the arguments */
sum += lua_tonumber(L, i);
}
/* push the average */
lua_pushnumber(L, sum / n);
/* push the sum */
lua_pushnumber(L, sum);
/* return the number of results */
return 2;
}
int main ( int argc, char *argv[] )
{
/* initialize Lua */
L = lua_open();
/* load Lua base libraries */
lua_baselibopen(L);
/* register our function */
lua_register(L, "average", average);
/* run the script */
lua_dofile(L, "e15.lua");
/* cleanup Lua */
lua_close(L);
return 0;
}
例e15.lua
-- call a C++ function
avg, sum = average(10, 20, 30, 40, 50)
print("The average is ", avg)
print("The sum is ", sum)
程序说明:
* lua_gettop()的作用是返回栈顶元素的序号. 由于Lua的栈是从1开始编号的,
所以栈顶元素的序号也相当于栈中的元素个数. 在这里, 栈中元素的个数就
是传入的参数个数.
* for循环计算所有传入参数的总和. 这里用到了数值转换lua_tonumber().
* 然后偶们用lua_pushnumber()把平均值和总和push到栈中.
* 最后, 偶们返回2, 表示有两个返回值.
* 偶们虽然在C++中定义了average()函数, 但偶们的Lua程序并不知道, 所以需
要在main函数中加入
/* register our function */
lua_register(L, "average", average);
这两行的作用就是告诉e15.lua有average()这样一个函数.
* 这个程序可以存成cpp也可以存成c, 如果以.c为扩展名就不需要加extern "C"
编译的方法偶们上次说过了, 方法相同.
e15.lua执行的方法只能用上例中的C++中执行, 而不能用命令行方式执行.
3.错误处理
在上例中, 偶们没有对传入的参数是否为数字进行检测, 这样做不好. 所以这里偶
们再加上错误处理的片断.
把这段加在for循环之内:
if (!lua_isnumber(L, i)) {
lua_pushstring(L, "Incorrect argument to 'average'");
lua_error(L);
}
这段的作用就是检测传入的是否为数字.
加上这段之后, 偶们debug的时候就会简单许多. 对于结合两种语言的编程, 它们之
间传递数据的正确性检测是非常重要的.
这里有别人写好的例子:
VC的 http://tonyandpaige.com/tutorials/luaavg.zip
Linux的 http://tonyandpaige.com/tutorials/luaavg.tar.gz