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Step By Step(編寫C函數(shù)的技巧)

1. 數(shù)組操作：
   在Lua中，“數(shù)組”只是table的一個(gè)別名，是指以一種特殊的方法來(lái)使用table。出于性能原因，Lua的C API為數(shù)組操作提供了專門的函數(shù)，如：
   void lua_rawgeti(lua_State* L, int index, int key);
   void lua_rawseti(lua_State* L, int index, int key);
   以上兩個(gè)函數(shù)分別用于讀取和設(shè)置數(shù)組中的元素值。其中index參數(shù)表示待操作的table在棧中的位置，key表示元素在table中的索引值。由于這兩個(gè)函數(shù)均為原始操作，比涉及元表的table訪問(wèn)更快。通常而言，作為數(shù)組使用的table很少會(huì)用到元表。
   見(jiàn)如下代碼示例和關(guān)鍵性注釋：

1 #include <stdio.h>  
2 #include <string.h>  
3 #include <lua.hpp>  
4 #include <lauxlib.h>  
5 #include <lualib.h>  
6   
7 extern "C" int mapFunc(lua_State* L)  
8 {  
9     //檢查L(zhǎng)ua調(diào)用代碼中傳遞的第一個(gè)參數(shù)必須是table。否則將引發(fā)錯(cuò)誤。 
10     luaL_checktype(L,1,LUA_TTABLE); 
11     luaL_checktype(L,2,LUA_TFUNCTION); 
12     //獲取table中的字段數(shù)量，即數(shù)組的元素?cái)?shù)量。 
13     int n = lua_objlen(L,1); 
14     //Lua中的數(shù)組起始索引習(xí)慣為1，而不是C中的0。 
15     for (int i = 1; i <= n; ++i) { 
16         lua_pushvalue(L,2);  //將Lua參數(shù)中的function(第二個(gè)參數(shù))的副本壓入棧中。 
17         lua_rawgeti(L,1,i);  //壓入table[i] 
18         lua_call(L,1,1);     //調(diào)用function(table[i])，并將函數(shù)結(jié)果壓入棧中。 
19         lua_rawseti(L,1,i);  //table[i] = 函數(shù)返回值，同時(shí)將返回值彈出棧。 
20     } 
21  
22     //無(wú)結(jié)果返回給Lua代碼。 
23     return 0; 
24 }

    2. 字符串操作：
   當(dāng)一個(gè)C函數(shù)從Lua收到一個(gè)字符串參數(shù)時(shí)，必須遵守兩條規(guī)則：不要在訪問(wèn)字符串時(shí)從棧中將其彈出，不要修改字符串。在Lua的C API中主要提供了兩個(gè)操作Lua字符串的函數(shù)，即：
   void lua_pushlstring(lua_State *L, const char *s, size_t l);
   const char* lua_pushfstring(lua_State* L, const char* fmt, ...);
   第一個(gè)API用于截取指定長(zhǎng)度的子字符串，同時(shí)將其壓入棧中。而第二個(gè)API則類似于C庫(kù)中的sprintf函數(shù)，并將格式化后的字符串壓入棧中。和sprintf的格式說(shuō)明符不同的是，該函數(shù)只支持%%(表示字符%)、%s(表示字符串)、%d(表示整數(shù))、%f(表示Lua中的number)及%c(表示字符)。除此之外，不支持任何例如寬度和精度的選項(xiàng)。

1 #include <stdio.h>  
2 #include <string.h>  
3 #include <lua.hpp>  
4 #include <lauxlib.h>  
5 #include <lualib.h>  
6   
7 extern "C" int splitFunc(lua_State* L)  
8 { 
9     const char* s = luaL_checkstring(L,1); 
10     const char* sep = luaL_checkstring(L,2); //分隔符 
11     const char* e; 
12     int i = 1; 
13     lua_newtable(L); //結(jié)果table 
14     while ((e = strchr(s,*sep)) != NULL) { 
15         lua_pushlstring(L,s,e - s);  //壓入子字符串。 
16         //將剛剛壓入的子字符串設(shè)置給table，同時(shí)賦值指定的索引值。 
17         lua_rawseti(L,-2,i++);        
18         s = e + 1; 
19     } 
20     //壓入最后一個(gè)子串 
21     lua_pushstring(L,s); 
22     lua_rawseti(L,-2,i); 
23     return 1; //返回table。 
24 }

    Lua API中提供了lua_concat函數(shù)，其功能類似于Lua中的".."操作符，用于連接(并彈出)棧頂?shù)膎個(gè)值，然后壓入連接后的結(jié)果。其原型為：
   void lua_concat(lua_State *L, int n);
   參數(shù)n表示棧中待連接的字符串?dāng)?shù)量。該函數(shù)會(huì)調(diào)用元方法。然而需要說(shuō)明的是，如果連接的字符串?dāng)?shù)量較少，該函數(shù)可以很好的工作，反之，則會(huì)帶來(lái)性能問(wèn)題。為此，Lua API提供了另外一組函數(shù)專門解決由此而帶來(lái)的性能問(wèn)題，見(jiàn)如下代碼示例：

1 #include <stdio.h>  
2 #include <string.h>  
3 #include <lua.hpp>  
4 #include <lauxlib.h>  
5 #include <lualib.h>  
6   
7 extern "C" int strUpperFunc(lua_State* L)  
8 {  
9     size_t len; 
10     luaL_Buffer b; 
11     //檢查參數(shù)第一個(gè)參數(shù)是否為字符串，同時(shí)返回字符串的指針及長(zhǎng)度。 
12     const char* s = luaL_checklstring(L,1,&len); 
13     //初始化Lua的內(nèi)部Buffer。 
14     luaL_buffinit(L,&b); 
15     //將處理后的字符依次(luaL_addchar)追加到Lua的內(nèi)部Buffer中。 
16     for (int i = 0; i < len; ++i) 
17         luaL_addchar(&b,toupper(s[i])); 
18     //將該Buffer及其內(nèi)容壓入棧中。 
19     luaL_pushresult(&b); 
20     return 1; 
21 }

    使用緩沖機(jī)制的第一步是聲明一個(gè)luaL_Buffer變量，并用luaL_buffinit來(lái)初始化它。初始化后，就可通過(guò)luaL_addchar將一個(gè)字符放入緩沖。除該函數(shù)之外，Lua的輔助庫(kù)還提供了直接添加字符串的函數(shù)，如：
   void luaL_addlstring(luaL_Buffer* b, const char* s, size_t len);
   void luaL_addstring(luaL_Buffer* b, const char* s);
   最后luaL_pushresult會(huì)更新緩沖，并將最終的字符串留在棧頂。通過(guò)這些函數(shù)，就無(wú)須再關(guān)心緩沖的分配了。但是在追加的過(guò)程中，緩沖會(huì)將一些中間結(jié)果放到棧中。因此，在使用時(shí)要留意此細(xì)節(jié)，只要保證壓入和彈出的次數(shù)相等既可。Lua API還提供一個(gè)比較常用的函數(shù)，用于將棧頂?shù)淖址驍?shù)字也追加到緩沖區(qū)中，函數(shù)原型為：
   void luaL_addvalue(luaL_Buffer* b);

   3. 在C函數(shù)中保存狀態(tài)：
   Lua API提供了三種方式來(lái)保存非局部變量，即注冊(cè)表、環(huán)境和upvalue。
   1). 注冊(cè)表：
   注冊(cè)表是一個(gè)全局的table，只能被C代碼訪問(wèn)。通常用于保存多個(gè)模塊間的共享數(shù)據(jù)。我們可以通過(guò)LUA_REGISTRYINDEX索引值來(lái)訪問(wèn)注冊(cè)表。

1 #include <stdio.h>  
2 #include <string.h>  
3 #include <lua.hpp>  
4 #include <lauxlib.h>  
5 #include <lualib.h>  
6   
7 void registryTestFunc(lua_State* L)  
8 {  
9     lua_pushstring(L,"Hello"); 
10     lua_setfield(L,LUA_REGISTRYINDEX,"key1"); 
11     lua_getfield(L,LUA_REGISTRYINDEX,"key1"); 
12     printf("%s\n",lua_tostring(L,-1)); 
13 } 
14  
15 int main() 
16 { 
17     lua_State* L = luaL_newstate(); 
18     registryTestFunc(L); 
19     lua_close(L); 
20     return 0; 
21 }

2). 環(huán)境：
如果需要保存一個(gè)模塊的私有數(shù)據(jù)，即模塊內(nèi)各函數(shù)需要共享的數(shù)據(jù)，應(yīng)該使用環(huán)境。我們可以通過(guò)LUA_ENVIRONINDEX索引值來(lái)訪問(wèn)環(huán)境。

1 #include <lua.hpp>  
2 #include <lauxlib.h>  
3 #include <lualib.h>  
4   
5 //模塊內(nèi)設(shè)置環(huán)境數(shù)據(jù)的函數(shù)  
6 extern "C" int setValue(lua_State* L)  
7 {  
8     lua_pushstring(L,"Hello");  
9     lua_setfield(L,LUA_ENVIRONINDEX,"key1"); 
10     return 0; 
11 } 
12  
13 //模塊內(nèi)獲取環(huán)境數(shù)據(jù)的函數(shù) 
14 extern "C" int getValue(lua_State* L) 
15 { 
16     lua_getfield(L,LUA_ENVIRONINDEX,"key1"); 
17     printf("%s\n",lua_tostring(L,-1)); 
18     return 0; 
19 } 
20  
21 static luaL_Reg myfuncs[] = {  
22     {"setValue", setValue}, 
23     {"getValue", getValue}, 
24     {NULL, NULL}  
25 };  
26  
27  
28 extern "C" __declspec(dllexport) 
29 int luaopen_testenv(lua_State* L) 
30 { 
31     lua_newtable(L);  //創(chuàng)建一個(gè)新的表用于環(huán)境 
32     lua_replace(L,LUA_ENVIRONINDEX); //將剛剛創(chuàng)建并壓入棧的新表替換為當(dāng)前模塊的環(huán)境表。 
33     luaL_register(L,"testenv",myfuncs); 
34     return 1; 
35 }

Lua測(cè)試代碼如下。

1 require "testenv" 
2  
3 print(testenv.setValue()) 
4 print(testenv.getValue()) 
5 --輸出為：Hello

3). upvalue：
upvalue是和特定函數(shù)關(guān)聯(lián)的，我們可以將其簡(jiǎn)單的理解為函數(shù)內(nèi)的靜態(tài)變量。

1 #include <lua.hpp>  
2 #include <lauxlib.h>  
3 #include <lualib.h>  
4   
5 extern "C" int counter(lua_State* L)  
6 {  
7     //獲取第一個(gè)upvalue的值。  
8     int val = lua_tointeger(L,lua_upvalueindex(1));  
9     //將得到的結(jié)果壓入棧中。 
10     lua_pushinteger(L,++val); 
11     //賦值一份棧頂?shù)臄?shù)據(jù)，以便于后面的替換操作。 
12     lua_pushvalue(L,-1); 
13     //該函數(shù)將棧頂?shù)臄?shù)據(jù)替換到upvalue(1)中的值。同時(shí)將棧頂數(shù)據(jù)彈出。 
14     lua_replace(L,lua_upvalueindex(1)); 
15     //lua_pushinteger(L,++value)中壓入的數(shù)據(jù)仍然保留在棧中并返回給Lua。 
16     return 1; 
17 } 
18  
19 extern "C" int newCounter(lua_State* L) 
20 { 
21     //壓入一個(gè)upvalue的初始值0，該函數(shù)必須先于lua_pushcclosure之前調(diào)用。 
22     lua_pushinteger(L,0); 
23     //壓入閉包函數(shù)，參數(shù)1表示該閉包函數(shù)的upvalue數(shù)量。該函數(shù)返回值，閉包函數(shù)始終位于棧頂。 
24     lua_pushcclosure(L,counter,1);
25     return 1; 
26 } 
27  
28 static luaL_Reg myfuncs[] = {  
29     {"counter", counter}, 
30     {"newCounter", newCounter}, 
31     {NULL, NULL}  
32 };  
33  
34  
35 extern "C" __declspec(dllexport) 
36 int luaopen_testupvalue(lua_State* L) 
37 { 
38     luaL_register(L,"testupvalue",myfuncs); 
39     return 1; 
40 }