摘要：为了实现Lua和其他语言之间的通信，Lua虚拟机为C/C++提供了两个特性： 一，Lua_State状态机 lua_State主要是管理一个lua虚拟机的执行环境, 一个lua虚拟机可以有多个执行环境。
为了实现Lua和其他语言之间的通信，Lua虚拟机为C/C++提供了两个特性：
一，Lua_State状态机
lua_State主要是管理一个lua虚拟机的执行环境, 一个lua虚拟机可以有多个执行环境。Lua虚拟机通过维护这样一个虚拟栈来实现两种之间的通信，lua_State定义如下：
struct lua_State { CommonHeader;lu_byte status;StkId top; /* first free slot in the stack */global_State *l_G;CallInfo *ci; /* call info for current function */constInstruction*oldpc; /* last pc traced */StkId stack_last; /* last free slot in the stack */StkId stack; /* stack base */int stacksize;unsignedshortnny; /* number of non-yieldable calls in stack */unsignedshortnCcalls; /* number of nested C calls */lu_byte hookmask;lu_byte allowhook;intbasehookcount;int hookcount;lua_Hook hook;GCObject *openupval; /* list of open upvalues in this stack */GCObject *gclist;struct lua_longjmp *errorJmp; /* current error recover point */ptrdiff_t errfunc; /* current error handling function (stack index) */CallInfobase_ci;/* CallInfo for first level (C calling Lua) */};
1，虚拟栈的管理, 包括管理整个栈和当前函数使用的栈的情况2，CallInfo的管理, 包括管理整个CallInfo数组和当前函数的CallInfo3，hook相关的, 包括hookmask, hookcount, hook函数等4，global_State是全局唯一的，存放多个lua_State之间的一些共享数据5，gc的一些管理和当前栈中upvalue的管理6，错误处理的支持等等 C/C++和Lua拥有不同的数据类型，要实现两者之间的数据通信怎么办？Lua虚拟机提供Lua_State这样一种数据结构。任何一种数据从C/C++传入Lua虚拟机中，Lua都会将这类数据转换为一种通用的结构lua_TValue，并且将数据复制一份，将其压入虚拟栈中。lua_TValue定义如下：
structlua_TValue{TValuefields;};#define TValuefields \union{struct{Valuev__;int tt__; } i; double d__; } uunionValue{GCObject *gc;/* collectable objects */void *p;/* light userdata */int b;/* booleans */lua_CFunction f;/* light C functions */numfield /* numbers */
};
Lua有自己的GC，C/C++由自己申请和释放内存，所以两者之间的内存管理是独立的。从C/C++中传递数据到Lua虚拟机会发生数据拷贝，从Lua虚拟机中传递出来是直接从虚拟栈中取值或者地址，所以数据从虚拟栈中pop之后，是否依然是有效引用需要额外注意。
二，C API
Lua脚本实现交互提供了一系列的C API，常用API有：
luaL_newstate函数用于初始化一个lua_State实例 luaL_openlibs函数用于打开Lua中的所有标准库，如io库、string库等。 luaL_loadbuffer编译了buff中的Lua代码，如果没有错误，则返回0，同时将编译后的程序块压入虚拟栈中。 lua_pcall函数会将程序块从栈中弹出，并在保护模式下运行该程序块。执行成功返回0，否则将错误信息压入栈中。 lua_tostring函数中的-1，表示栈顶的索引值，栈底的索引值为1，以此类推。该函数将返回栈顶的错误信息，但是不会将其从栈中弹出。 lua_pop是一个宏，用于从虚拟栈中弹出指定数量的元素，这里的1表示仅弹出栈顶的元素。 lua_close用于释放状态指针所引用的资源。
入栈操作：
Lua针对每种C类型，都有一个C API函数与之对应，如：voidlua_pushnil(lua_State* L); --nil值voidlua_pushboolean(lua_State* L,intb); --布尔值voidlua_pushnumber(lua_State* L, lua_Number n); --浮点数voidlua_pushinteger(lua_State* L, lua_Integer n); --整型voidlua_pushlstring(lua_State* L,constchar* s,size_tlen); --指定长度的内存数据voidlua_pushstring(lua_State* L,constchar* s); --以零结尾的字符串，其长度可由strlen得出。
出栈操作：
API使用“索引”来引用栈中的元素，第一个压入栈的为1，第二个为2，依此类推。我们也可以使用负数作为索引值，其中-1表示为栈顶元素，-2为栈顶下面的元素，同样依此类推。 Lua提供了一组特定的函数用于检查返回元素的类型，如：intlua_isboolean(lua_State *L,intindex);intlua_iscfunction(lua_State *L,intindex);intlua_isfunction(lua_State *L,intindex);intlua_isnil(lua_State *L,intindex);intlua_islightuserdata(lua_State *L,intindex);intlua_isnumber(lua_State *L,intindex);intlua_isstring(lua_State *L,intindex);intlua_istable(lua_State *L,intindex);intlua_isuserdata(lua_State *L,intindex); 以上函数，成功返回1，否则返回0。需要特别指出的是，对于lua_isnumber而言，不会检查值是否为数字类型，而是检查值是否能转换为数字类型。
文章转载自 开源中国社区 [http://www.oschina.net]
原文链接