用 lua 调用 Windows 的 API

昨天同事谈起能否给一个从 lua 中调用 Windows API 的简单方案。一开始觉得，如果是一个通用方案，那么至少需要先给出一个类似 windows.h 的原型声明，然后从 lua 来解析这些原型。大约写了几十行程序就实现了。后来又想了一下，似乎可以用一个更简单的方式，绕过原型，更简洁（但不保证安全）的方法来做到。

其间的问题就只有一个，每个 api 的参数都不一样，如何自动生成 C 中匹配的函数指针。似乎 C++ 的 template 是一个正统的解决方案。不过思考过几分钟以后，就被我否决了。实际用到的解决方案比较诡异：

先用 alloca 分配出正确的参数空间，再立刻填充这些参数，接下来以无参数的形式调用 api 。这样做，对于 __stdcall 的函数是没有问题的。好在 api 大多也是这样。

我写了这样一段程序来验证我的想法：

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <assert.h>

typedef void (__stdcall *func_call)();

void __stdcall foo(int a,int b)
{
    printf("%d,%d/n",a,b);
}

void check(void *arg)
{
    assert((void**)arg-&arg==1);
}

void test()
{
    int *arg=(int*)_alloca(2*sizeof(int));
    arg[0]=1;
    arg[1]=2;
    check(arg);
    ((func_call)foo)();
}


void main()
{
    test();
}

这个方法唯一的漏洞，可能存在于 _alloca 并不能正确的分配出需要的空间。因为由于某些（对齐？）因素，我们不能保证分配出来的空间正好符合后面的函数调用需要的位置。个人感觉，这个问题在大多数编译器上不会出现。不过安全起见，我写了个 check 函数运行时检查。

用这个程序验证无误后，就写了个简单的 lua 扩展。使用起来大约是这样的：

opendll = require("api.opendll")

getprocaddress =require("api.procaddress")

user32=opendll("user32.dll")

MessageBox=getprocaddress(user32,"MessageBoxA")

MessageBox(nil,"hello","test",0)

有点意思 :) 另外我还测试了 FindWindow ， ShowWindow 等，都工作的很正常。

这个方案初步解决了 dll 中 api 的调用问题，但还并不实用。比如我们需要写一套 dll 管理模块（直接用 lua 完成即可）。更重要的是需要解决 api 调用中无处不在的 C struct 的传递问题。这个问题又分两类，一类是作为输入参数的 struct ，一类是作为输出参数的 struct 如 (GetWindowRect) 。我们可以用 lua 的 table 去模拟 struct 。作为输入参数做 lua table 到 c struct 的转换；而作为输出参数则做 c struct 到 lua table 的回转。或者干脆用 userdata 直接映射 struct ，再用 metable 去读写之。

另一个需要解决的问题是，有些 api 为了返回多个参数，以传入指针的形式接收返回值。lua 里是没有指针的概念的。简单的解决方法是统一用 struct 的方式解决，把单一指针看成是一个只有一个成员的 struct 指针。

因为做这个东西纯属娱乐，目前项目中并不会用到，所以我也就没有继续深入下去了。

Comments

类里面的非static函数怎么用这种方法调用,呵呵

Posted by: chengjie | (20) April 23, 2008 05:19 PM

实现之后，运行会出现对话框，但是对话框确定后会异常

Posted by: yippeesoft | (19) July 24, 2007 10:27 AM

和C/Invoke挺象的
http://www.nongnu.org/cinvoke/lua.html

Posted by: Anonymous | (18) June 10, 2007 06:37 AM

在这个简易的实现中，返回值是用户指定的。也就是 getprocaddress 的第3个参数传入。我把这个参数放到 upvalueindex 1 的地方了。

这就是为什么用了一个 `lua_pushvalue(L,3)`

比如希望 api 返回一个 bool 值，那么就在 getprocaddress 调用时第三个参数传一个 true 。

Posted by: Cloud | (17) April 19, 2007 05:46 PM

LuaApiCall中,你是如何获得API返回类型的?
lua_type(L,lua_upvalueindex(1))???

是lua_pushvalue(L,3)?为什么呢？

Posted by: huo | (16) April 19, 2007 02:29 PM

看了一下 luaforge 上的那个实现，跟我这里说的不是一回事 :) 他只是把常用的 api 逐个包装了一下。

Posted by: Cloud | (15) August 28, 2006 05:00 PM

http://luaforge.net/frs/?group_id=96

Posted by: Lua有一个扩展可以调用Win32 API | (14) August 28, 2006 04:21 PM

1. 很多 C 代码本身就是依赖 alloca 不用释放的特性写的。

2. 堆栈溢出的问题并非 alloca 直接引起的，这里调用 alloca 的本质跟直接调用函数，把参数压栈是一致的。

3. 更保险的做法前面已经写过了，就是让 check 返回 &arg, 然后根据这个返回值调整参数的位置。代码如下：

void* check(void *arg)
{
	return (void*)(&arg+1);
}

int *arg=(int*)_alloca(2*sizeof(int));

arg=(int*)check(arg);

Posted by: Cloud | (13) August 2, 2006 12:31 PM

在vs2005下，alloca推荐使用malloca替代，而malloca在debug模式下是分配在heap上，只有release模式下是在stack上，所以需要使用freea释放。 alloca的行为可能导致堆栈溢出。

至于为什么使用alloca在vs2005 debug下会crash，是因为check的assert出错（==9)。

Posted by: Siney | (12) August 2, 2006 11:26 AM

应该跟 debug 模式没关系，crash 可以找找 crash 的原因，我相信是找的出来的。

alloca 不可能在 heap 上分配，如果那样，函数退出的时候就无法释放。

ps. 我用 vc6 在 debug 下试过了可以通过。

Posted by: Cloud | (11) August 1, 2006 11:57 PM

这个程序似乎只能在release模式下工作（我的vs2005)，否则会crash，因为debug模式下alloca分配的内存是来自heap.

Posted by: Siney | (10) August 1, 2006 11:38 PM

如果实在觉得 alloca 不可信，可以改造 check 函数，把 &arg 返回，再根据这个返回值来修整参数的位置。

其实这里提到的用法很正常，所有 C 程序员都用过。那就是 printf 的参数。还有我们使用的 VA_LIST 这个系列的宏，都依赖了函数调用的编译器实现规则。

Posted by: Cloud | (9) July 31, 2006 05:28 PM

如果你对系统提供的 alloca 不自信，还是需要写一个类似 alloca 的函数，完成需要的功能。所以，调用 alloca 并不是错。

而这里，"根据特定平台的ABI来生成caller parameter", 并不是 alloca 做的，alloca 做的只是分配 caller parameter 需要的空间。

Posted by: Cloud | (8) July 31, 2006 05:19 PM

哦，这样的话，如果需要根据特定平台的ABI来生成caller parameter的话，我感觉与其不自信的依赖alloca（这个实现完全依赖于编译器），不如根据特定平台用汇编完成这个调用函数。

Posted by: Bennie | (7) July 31, 2006 04:44 PM

回 yufeng, 指针减法和整数减法是不同的。assert((void**)arg-&arg==1) 指地址相差一个指针位，指针占据的字节数不一定是 32bit(当然在这里的 Windows 特定平台是 32bit) 也可能是 16bit 或者 64bit 。

回 devcpp, 每个编译器可能不一样，所以才写 check 函数检查以下。

回 Bennie, 这个并不是只用在windows 上，也不只适用于 IA32 平台。而且用汇编的意义也不大。

Posted by: Cloud | (6) July 30, 2006 01:25 PM

请问 assert((void**)arg-&arg==1);
这个怎么解释.

在我的vc6上
int x=(void**)arg;
int y=&arg;
assert(x-y==4)；

迷惑中。

Posted by: yufeng | (5) July 29, 2006 12:01 PM

我用devcpp编译了,assert((void**)arg-&arg==4);才可以通过断言.而且程序输出是"2359104,2008950864",怎么回事啊?

Posted by: gmcat | (4) July 29, 2006 11:25 AM

既然都用到了alloca，又是在windows上调用api，为什么不直接使用嵌入式汇编调整一下esp？

Posted by: Bennie | (3) July 28, 2006 10:27 PM

我的项目用 lua

Posted by: Cloud | (2) July 28, 2006 12:43 PM

lua的速度的确不错，我想问一下云风大哥你现在的游戏是用lua还是python做脚本的？

Posted by: HappyChui | (1) July 28, 2006 09:39 AM

用 lua 调用 Windows 的 API

思绪来的快去的也快，偶尔会在这里停留

用 lua 调用 Windows 的 API

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