一.Hello World
1.前言
偶最近在學習Lua, 所以寫出心得和大家共享, 爭取一天寫一篇, 嘿嘿.
才開始學所以內容很淺, 希望大家包涵.
Lua是一種完全免費的腳本語言, 可以和C/C++語言緊密結合,
它的官方網站在http://www.lua.org. 在網站上可以下載到lua的源碼, 沒有可
執行版本, 不過不用擔心, 因為lua源碼可以在任何一種C/C++的編譯器上編譯.
如果要學習Lua, 官方網站上的Reference是必備的，上面有每個命令的用法，非常詳細。
參考手冊 http://www.lua.org/manual/5.0/
作者寫的Programming in Lua http://www.lua.org/pil/
2.編譯
如果用的VC6, 可以下載所需的project文件,地址在
http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=32250&package_id=115604
VSNET2003可以下載這個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
這樣就OK了。
為了以后使用方便，最好把bin目錄加入到path里面。
3."Hello, world!"
現在開始偶們的第一個小程序"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有兩種執行方式，一種是嵌入到C程序中執行，還有一種是直接從命令行方式下執行。
這里為了調試方便，采用第二種方式，執行命令 lua e01.lua
輸出結果應該是：
Hello World.
4.程序說明
第一行 -- Hello World in Lua
這句是注釋，其中--和C++中的//意思是一樣的
第二行 print("Hello World.")
調用lua內部命令print，輸出"Hello World."字符串到屏幕，Lua中的字符串全部是由"括起來的。
這個命令是一個函數的調用，print是lua的一個函數，而"Hello World."是print的參數。
5.試試看
在Lua中有不少字符串的處理操作，本次的課后試試看的內容就是，找出連接兩個字符串的操作，
并且print出來。
二.流程控制
1. 函數的使用
以下程序演示了如何在Lua中使用函數, 及局部變量
例e02.lua
-- functions
function pythagorean(a, b)
local c2 = a^2 + b^2
return sqrt(c2)
end
print(pythagorean(3,4))
運行結果
5
程序說明
在Lua中函數的定義格式為:
function 函數名(參數)
...
end
與Pascal語言不同, end不需要與begin配對, 只需要在函數結束后打個end就可以了.
本例函數的作用是已知直角三角形直角邊, 求斜邊長度. 參數a,b分別表示直角邊長,
在函數內定義了local形變量用于存儲斜邊的平方. 與C語言相同, 定義在函數內的代
碼不會被直接執行, 只有主程序調用時才會被執行.
local表示定義一個局部變量, 如果不加local剛表示c2為一個全局變量, local的作用域
是在最里層的end和其配對的關鍵字之間, 如if ... end, while ... end等。全局變量的
作用域是整個程序。
2. 循環語句
例e03.lua
-- Loops
for i=1,5 do
print("i is now " .. i)
end
運行結果
i is now 1
i is now 2
i is now 3
i is now 4
i is now 5
程序說明
這里偶們用到了for語句
for 變量 = 參數1, 參數2, 參數3 do
循環體
end
變量將以參數3為步長, 由參數1變化到參數2
例如:
for i=1,f(x) do print(i) end
for i=10,1,-1 do print(i) end
這里print("i is now " .. i)中，偶們用到了..，這是用來連接兩個字符串的，
偶在(1)的試試看中提到的，不知道你們答對了沒有。
雖然這里i是一個整型量，Lua在處理的時候會自動轉成字符串型，不需偶們費心。
3. 條件分支語句
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
運行結果
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
程序說明
if else用法比較簡單, 類似于C語言, 不過此處需要注意的是整個if只需要一個end,
哪怕用了多個elseif, 也是一個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.試試看
Lua中除了for循環以外, 還支持多種循環, 請用while...do和repeat...until改寫本文中的for程序
三.Lua數據結構
1.簡介
Lua語言只有一種基本數據結構, 那就是table, 所有其他數據結構如數組啦,
類啦, 都可以由table實現.
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
輸出結果
0=foo
1=42
bar=baz
程序說明
首先定義了一個table myData={}, 然后用數字作為下標賦了兩個值給它. 這種
定義方法類似于C中的數組, 但與數組不同的是, 每個數組元素不需要為相同類型,
就像本例中一個為整型, 一個為字符串.
程序第二部分, 以字符串做為下標, 又向table內增加了一個元素. 這種table非常
像STL里面的map. table下標可以為Lua所支持的任意基本類型, 除了nil值以外.
Lua對Table占用內存的處理是自動的, 如下面這段代碼
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, 只占用一塊內存, 當執行到a = nil時, b仍然指向table,
而當執行到b=nil時, 因為沒有指向table的變量了, 所以Lua會自動釋放table所占內存
3.Table的嵌套
Table的使用還可以嵌套，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)
程序說明
首先建立一個table, 與上一例不同的是，在table的constructor里面有{x=0,y=0},
這是什么意思呢？ 這其實就是一個小table, 定義在了大table之內, 小table的
table名省略了.
最后一行myPolygon[2].x，就是大table里面小table的訪問方式.
四.函數的調用
1.不定參數
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")
運行結果
FuNkY: one
FuNkY: two
程序說明
* 如果以...為參數, 則表示參數的數量不定.
* 參數將會自動存儲到一個叫arg的table中.
* arg.n中存放參數的個數. arg[]加下標就可以遍歷所有的參數.
2.以table做為參數
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}
運行結果
x=10
y=20
程序說明
* print_contents{x=10, y=20}這句參數沒加圓括號, 因為以單個table為參數的時候, 不需要加圓括號
* for k,v in t do 這個語句是對table中的所有值遍歷, k中存放名稱, v中存放值
3.把Lua變成類似XML的數據描述語言
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
}
程序說明
* 把function和table結合, 可以使Lua成為一種類似XML的數據描述語言
* e09中contact{...}, 是一種函數的調用方法, 不要弄混了
* [[...]]是表示多行字符串的方法
* 當使用C API時此種方式的優勢更明顯, 其中contact{..}部分可以另外存成一配置文件
4.試試看
想想看哪些地方可以用到例e09中提到的配置方法呢？
五.Lua與C的交互
1.簡介
Lua與C/C++結合是很緊密的, Lua與C++交互是建立在Lua與C的基礎上的, 所
以偶先從Lua與C講起.
正如第一講所說, 運行Lua程序或者說調用Lua主要有兩種方式:
* 通過命令行執行"Lua"命令
* 通過Lua的C庫
雖然此前偶們一直用第一種方式, 但偶要告訴你, 通過Lua的C庫執行才是游戲中
常用的方式.
2.Lua的C庫
Lua的C庫可以做為Shared Library調用, 但一般開發游戲時會把Lua的所有源程序
都包含在內, 并不把Lua編譯成共享庫的形式. 因為Lua程序只有100多K, 而且幾乎
可以在任何編譯器下Clean Compile. 帶Lua源程序的另一個好處時, 可以隨時對Lua
本身進行擴充, 增加偶們所需的功能.
Lua的C庫提供一系列API:
* 管理全局變量
* 管理tables
* 調用函數
* 定義新函數, 這也可以完全由C實現
* 垃圾收集器Garbage collector, 雖然Lua可以自動進行, 但往往不是立即執行的,
所以對實時性要求比較高的程序, 會自己調用垃圾收集器
* 載入并執行Lua程序, 這也可以由Lua自身實現
* 任何Lua可以實現的功能, 都可以通過Lua的C API實現, 這對于優化程序的運行速度
有幫助. 經常調用的共用的Lua程序片斷可以轉成C程序, 以提高效率. 連Lua都是C寫的
還有什么C不能實現呢?
3.Lua與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;
}
編譯
Linux/Cygwin
* 先編譯Lua, 并把頭文件放入include路徑
* gcc e10.c -llua -llualib -o e10
VC6/VC2003
* 先編譯Lua, 在Option中設置頭文件和庫文件路徑
* 新建工程,在工程配置中加入附加庫lua.lib和lualib.lib
* 編譯成exe
運行結果
本程序的功能是實現一個Lua解釋器, 輸入的每行字符都會被解釋成Lua并執行.
程序說明
* #include 包含lua頭文件, 然后才可以使用API
* lua_State *L = lua_open(0) 打開一個Lua執行器
* fgets(line, sizeof(line), stdin) 從標準輸入里讀入一行
* lua_dostring(L, line) 執行此行
* lua_close(L) 關閉Lua執行器
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;
}
運行結果
本程序的功能是實現一個Lua解釋器, 輸入的每行字符都會被解釋成Lua并執行.
與上例不同的是, 本例調用了Lua的一些標準庫.
程序說明
* #include 包含Lua的標準庫
* 以下這幾行是用來讀入Lua的一些庫, 這樣偶們的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.試試看
把上面兩個小例子在你熟悉的編譯器中編譯執行, 并試試能否與Lua源碼樹一起編譯
六.C/C++中用Lua函數
1.簡介
偶們這次主要說說怎么由Lua定義函數, 然后在C或者C++中調用. 這里偶們
暫不涉及C++的對象問題, 只討論調用函數的參數, 返回值和全局變量的使用.
2.程序
這里偶們在e12.lua里先定義一個簡單的add(), x,y為加法的兩個參數,
return 直接返回相加后的結果.
例e12.lua
-- add two numbers
function add ( x, y )
return x + y
end
在前一次里, 偶們說到 lua_dofile() 可以直接在C中執行lua文件. 因為偶們
這個程序里只定義了一個add()函數, 所以程序執行后并不直接結果, 效果相當
于在C中定義了一個函數一樣.
Lua的函數可以有多個參數, 也可以有多個返回值, 這都是由棧(stack)實現的.
需要調用一個函數時, 就把這個函數壓入棧, 然后順序壓入所有參數, 然后用
lua_call()調用這個函數. 函數返回后, 返回值也是存放在棧中. 這個過程和
匯編執行函數調用的過程是一樣的.
例e13.cpp 是一個調用上面的Lua函數的例子
#include
extern "C" { // 這是個C++程序, 所以要extern "C",
// 因為lua的頭文件都是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;
}
程序說明:
main中過程偶們上次已經說過了, 所以這次只說說luaadd的過程
* 首先用lua_getglobal()把add函數壓棧
* 然后用lua_pushnumber()依次把x,y壓棧
* 然后調用lua_call(), 并且告訴程序偶們有兩個參數一個返回值
* 接著偶們從棧頂取回返回值, 用lua_tonumber()
* 最后偶們用lua_pop()把返回值清掉
運行結果:
The sum is 25
編譯方法
Linux下把程序存成e13.cpp
g++ e13.cpp -llua -llualib -o e13
./e13
VC下編譯方法
* 首先建立一個空的Win32 Console Application Project
* 把e13.cpp加入工程中
* 點project setting,然后設置link選項, 再加上lua.lib lualib.lib兩個額外的庫
* 最后編譯
建立好的project可以在這里下載
VC http://tonyandpaige.com/tutorials/luaadd.zip
Linux http://tonyandpaige.com/tutorials/luaadd.tar.gz
3.全局變量
上面偶們用到了lua_getglobal()但并沒有詳細講, 這里偶們再舉兩個小例子來說下全局變量
lua_getglobal()的作用就是把lua中全局變量的值壓入棧
lua_getglobal(L, "z");
z = (int)lua_tonumber(L, 1);
lua_pop(L, 1);
假設Lua程序中定義了一個全局變量z, 這段小程序就是把z的值取出放入C的變量z中.
另外Lua中還有一個對應的函數lua_setglobal(), 作用是用棧頂的值填充指定的全局變量
lua_pushnumber(L, 10);
lua_setglobal(L, "z");
例如這段小程序就是把lua中的全局變量z設為10, 如果lua中未定義z的話, 就會自動創建一個
全局變量z并設為10.
4.試試看
自己寫個函數用C/C++來調用下試試
七.調用C/C++函數
1.前言
上次偶說到從C/C++中調用Lua的函數, 然后就有朋友問從Lua中如何調用C/C++的
函數, 所以偶們這次就來說說這個問題. 首先偶們會在C++中建立一個函數, 然后
告知Lua有這個函數, 最后再執行它. 另外, 由于函數不是在Lua中定義的, 所以
無法確定函數的正確性, 可能在調用過程中會出錯, 因此偶們還會說說Lua出錯處
理的問題.
2.Lua中調用C函數
在lua中是以函數指針的形式調用函數, 并且所有的函數指針都必須滿足如下此種
類型:
typedef int (*lua_CFunction) (lua_State *L);
也就是說, 偶們在C++中定義函數時必須以lua_State為參數, 以int為返回值才能
被Lua所調用. 但是不要忘記了, 偶們的lua_State是支持棧的, 所以通過棧可以
傳遞無窮個參數, 大小只受內存大小限制. 而返回的int值也只是指返回值的個數
真正的返回值都存儲在lua_State的棧中. 偶們通常的做法是做一個wrapper, 把
所有需要調用的函數都wrap一下, 這樣就可以調用任意的函數了.
下面這個例子是一個C++的average()函數, 它將展示如何用多個參數并返回多個值
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)
程序說明:
* lua_gettop()的作用是返回棧頂元素的序號. 由于Lua的棧是從1開始編號的,
所以棧頂元素的序號也相當于棧中的元素個數. 在這里, 棧中元素的個數就
是傳入的參數個數.
* for循環計算所有傳入參數的總和. 這里用到了數值轉換lua_tonumber().
* 然后偶們用lua_pushnumber()把平均值和總和push到棧中.
* 最后, 偶們返回2, 表示有兩個返回值.
* 偶們雖然在C++中定義了average()函數, 但偶們的Lua程序并不知道, 所以需
要在main函數中加入
/* register our function */
lua_register(L, "average", average);
這兩行的作用就是告訴e15.lua有average()這樣一個函數.
* 這個程序可以存成cpp也可以存成c, 如果以.c為擴展名就不需要加extern "C"
編譯的方法偶們上次說過了, 方法相同.
e15.lua執行的方法只能用上例中的C++中執行, 而不能用命令行方式執行.
3.錯誤處理
在上例中, 偶們沒有對傳入的參數是否為數字進行檢測, 這樣做不好. 所以這里偶
們再加上錯誤處理的片斷.
把這段加在for循環之內:
if (!lua_isnumber(L, i)) {
lua_pushstring(L, "Incorrect argument to 'average'");
lua_error(L);
}
這段的作用就是檢測傳入的是否為數字.
加上這段之后, 偶們debug的時候就會簡單許多. 對于結合兩種語言的編程, 它們之
間傳遞數據的正確性檢測是非常重要的.
這里有別人寫好的例子:
VC的 http://tonyandpaige.com/tutorials/luaavg.zip
Linux的 http://tonyandpaige.com/tutorials/luaavg.tar.gz