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摘要

在现代软件开发中，Lua作为一种轻量级脚本语言，在游戏开发、嵌入式系统等领域广泛应用。Lua与C/C++的高度集成使得开发者能够借助其灵活性和高效性实现更强大的功能。本文将通过一些简单、直接的示例探讨Lua调用C/C++函数的技术。Lua通过调用C/C++实现的extern "C"函数来交互，首先，我们需要在C/C++中编写适当的包装函数，并使用Lua API将其注册到Lua虚拟机中，这一过程包括参数的传递、函数调用以及返回值的处理。通过合理设计的接口，生成动态库文件使其在lua脚本中用require引用，我们能够在Lua中直接调用C/C++函数，实现跨语言的功能扩展。这为项目提供了更大的灵活性，允许开发者在Lua中编写高层逻辑，同时利用C/C++的性能优势处理底层任务。从实践角度看，Lua调用C/C++的技术架构在提高代码可维护性和性能的同时，也为项目带来了更强大的扩展性。通过深入学习Lua与C/C++交互的原理和最佳实践，开发者可以更好地应用这一技术，提升项目的开发效率和整体性能。

还有一种提供C API给lua用的方法：把lua的源码clone一份自己改，定义一个library导出，然后编译成可执行文件或者库，那么lua依然可以通过require引入和使用。

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环境

软件	版本
Windows	10
visual studio	2022
lua	5.1
C++	17

一些说明

本质上在C++与Lua的相互调用中它们的地位并不”平等“，要不是C++程序作为启动程序（主程），要不就是lua作为启动程序（主程）。lua作为启动程序使用C++代码只能通过动态库引用其实现的C风格函数，而C++程序作为启动程序中，使用lua脚本则是嵌入式的使用，有两种方式，1、直接在cpp里写lua代码，2、在cpp中引用外部lua脚本文件，这两种方式下可以在cpp中通过sol2这种绑定库将一些类、函数绑定到Lua中提供给内嵌的lua代码或者外部的lua脚本使用。像openResty、neovim也是这么用的，我们会介绍这些方式。

使用步骤

你需要有个lua环境

在lua官网下载编译好的动态库、静态库、头文件和可执行二进制文件。
https://luabinaries.sourceforge.net/

拿到lua.hpp头文件和lua5.1.lib静态库，加到自己项目的引用。

引入库

lua.hpp头文件去安装目录找。

码代码

头文件

代码如下（示例）：

#pragma once
/*
几个简单的函数
*/

// step 1
#include "lua.hpp"

// step 2 定义自己的函数
int addTwoNumber(int a, int b)
{
	return a + b;
}

const char* linkNameAndNumber(const char* name, int age)
{

	std::unique_ptr<char> pbuf(new char[128]);
	sprintf(pbuf.get(), "Your name is %s, and %d years old.", name, age);
	std::string r(pbuf.get());

	std::cout<<"C source output " << r << std::endl;

	auto rbuf = new char[128];
	memcpy(rbuf, pbuf.get(), sizeof(pbuf.get()));
	std::cout << rbuf << " buffer content" << std::endl;
	return rbuf;
}

const wchar_t* wLinkNameAndNumber(const wchar_t* name, int age)
{

	std::unique_ptr<wchar_t> pbuf(new wchar_t[128]);
	wsprintf(pbuf.get(), L"Your name is %s, and %d years old.", name, age);
	std::wstring r(pbuf.get());

	std::wcout << L"C source output " << r << std::endl;
	return r.c_str();
}

/**
 * step 3 定义函数的wrapper
 * \brief origin function
 * \param L
 * \return
 */
extern "C" int addTwoNumberWrapper(lua_State * L)
{
	double a, b, sum = 0;
	int pCount = lua_gettop(L);
	for (int i = 0; i <= pCount; ++i)
	{
		if (i == 1)
		{
			a = lua_tonumber(L, i);
		}
		else if (i == 2)
		{
			b = lua_tonumber(L, i);

		}
	}

	sum = addTwoNumber(a, b);
	lua_pushnumber(L, sum);

	return 1;
}

extern "C" int linkNameAndNumberWrapper(lua_State * L)
{
	int pCount = lua_gettop(L);
	const char* name = lua_tostring(L, 1);
	int age = lua_tointeger(L, 2);

	auto result = linkNameAndNumber(name, age);
	lua_pushstring(L, result);
	
	return 1;
}

dllmain.cpp

/**
 * step 4 定义函数的wrapper注册表
 * \brief function registry table
 */
static luaL_Reg cMethods[] = {
	{"addTwoNumber", addTwoNumberWrapper},
	{"linkNameAndNumber", linkNameAndNumberWrapper},
	{NULL, NULL}
};


/*
 step 5 创建lua_openlibrary函数
*/
extern "C" __declspec(dllexport)
int luaopen_MyMethodLib(lua_State * L)
{
	std::cout << "=========载入MyMethodLib库======" << std::endl;
	const char* libName = "MyMethodLib";
	luaL_register(L, libName, cMethods);
	return 1;
}

Windows平台生成的动态库可以使用visual studio命令行工具的dumpbin /exports 查看导出符号表，检查函数导出情况。

生成的动态库放到lua安装目录下或者自己的lua脚本目录下。

lua代码

local myMethodLib = require("MyMethodLib")

local r1 = myMethodLib.addTwoNumber(1,2)
local r2 = myMethodLib.linkNameAndNumber("Michael",67)

print(r1, r2)

使用lua.exe运行脚本即可。