為了實(shí)現(xiàn)Lua和其他語(yǔ)言之間的通信，Lua虛擬機(jī)為C\C++提供了兩個(gè)特性：

一，Lua_State狀態(tài)機(jī)

lua_State主要是管理一個(gè)lua虛擬機(jī)的執(zhí)行環(huán)境, 一個(gè)lua虛擬機(jī)可以有多個(gè)執(zhí)行環(huán)境。Lua虛擬機(jī)通過(guò)維護(hù)這樣一個(gè)虛擬棧來(lái)實(shí)現(xiàn)兩種之間的通信，lua_State定義如下：

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 */ 
  const Instruction *oldpc;  /* last pc traced */ 
  StkId stack_last;  /* last free slot in the stack */ 
  StkId stack;  /* stack base */ 
  int stacksize;  
  unsigned short nny;  /* number of non-yieldable calls in stack */ 
  unsigned short nCcalls;  /* number of nested C calls */ 
  lu_byte hookmask;  
  lu_byte allowhook;  
  int basehookcount;  
  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) */ 
  CallInfo base_ci;  /* CallInfo for first level (C calling Lua) */ 
}; 

1，虛擬棧的管理, 包括管理整個(gè)棧和當(dāng)前函數(shù)使用的棧的情況

2，CallInfo的管理, 包括管理整個(gè)CallInfo數(shù)組和當(dāng)前函數(shù)的CallInfo

3，hook相關(guān)的, 包括hookmask, hookcount, hook函數(shù)等

4，global_State是全局唯一的，存放多個(gè)lua_State之間的一些共享數(shù)據(jù)

5，gc的一些管理和當(dāng)前棧中upvalue的管理

6，錯(cuò)誤處理的支持等等

C\C++和Lua擁有不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型，要實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)通信怎么辦？Lua虛擬機(jī)提供Lua_State這樣一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。任何一種數(shù)據(jù)從C\C++傳入Lua虛擬機(jī)中，Lua都會(huì)將這類(lèi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一種通用的結(jié)構(gòu)lua_TValue，并且將數(shù)據(jù)復(fù)制一份，將其壓入虛擬棧中。lua_TValue定義如下：

struct lua_TValue {  
  TValuefields;  
};  
   
#define TValuefields  \  
    union { struct { Value v__; int tt__; } i; double d__; } u  
   
union Value {  
  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++由自己申請(qǐng)和釋放內(nèi)存，所以?xún)烧咧g的內(nèi)存管理是獨(dú)立的。從C\C++中傳遞數(shù)據(jù)到Lua虛擬機(jī)會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)拷貝，從Lua虛擬機(jī)中傳遞出來(lái)是直接從虛擬棧中取值或者地址，所以數(shù)據(jù)從虛擬棧中pop之后，是否依然是有效引用需要額外注意。

 二，C API

Lua腳本實(shí)現(xiàn)交互提供了一系列的C API，常用API有：

luaL_newstate函數(shù)用于初始化一個(gè)lua_State實(shí)例

luaL_openlibs函數(shù)用于打開(kāi)Lua中的所有標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，如io庫(kù)、string庫(kù)等。

luaL_loadbuffer編譯了buff中的Lua代碼，如果沒(méi)有錯(cuò)誤，則返回0，同時(shí)將編譯后的程序塊壓入虛擬棧中。

lua_pcall函數(shù)會(huì)將程序塊從棧中彈出，并在保護(hù)模式下運(yùn)行該程序塊。執(zhí)行成功返回0，否則將錯(cuò)誤信息壓入棧中。

lua_tostring函數(shù)中的-1，表示棧頂?shù)乃饕?，棧底的索引值?，以此類(lèi)推。該函數(shù)將返回棧頂?shù)腻e(cuò)誤信息，但是不會(huì)將其從棧中彈出。

lua_pop是一個(gè)宏，用于從虛擬棧中彈出指定數(shù)量的元素，這里的1表示僅彈出棧頂?shù)脑亍?/p>

lua_close用于釋放狀態(tài)指針?biāo)玫馁Y源。

入棧操作：

Lua針對(duì)每種C類(lèi)型，都有一個(gè)C API函數(shù)與之對(duì)應(yīng)，如：

void lua_pushnil(lua_State* L);  --nil值

void lua_pushboolean(lua_State* L, int b); --布爾值

void lua_pushnumber(lua_State* L, lua_Number n); --浮點(diǎn)數(shù)

void lua_pushinteger(lua_State* L, lua_Integer n);  --整型

void lua_pushlstring(lua_State* L, const char* s, size_t len); --指定長(zhǎng)度的內(nèi)存數(shù)據(jù)

void lua_pushstring(lua_State* L, const char* s);  --以零結(jié)尾的字符串，其長(zhǎng)度可由strlen得出。 

出棧操作：

API使用“索引”來(lái)引用棧中的元素，第一個(gè)壓入棧的為1，第二個(gè)為2，依此類(lèi)推。我們也可以使用負(fù)數(shù)作為索引值，其中-1表示為棧頂元素，-2為棧頂下面的元素，同樣依此類(lèi)推。

Lua提供了一組特定的函數(shù)用于檢查返回元素的類(lèi)型，如：

int lua_isboolean (lua_State *L, int index);

int lua_iscfunction (lua_State *L, int index);

int lua_isfunction (lua_State *L, int index);

int lua_isnil (lua_State *L, int index);

int lua_islightuserdata (lua_State *L, int index);

int lua_isnumber (lua_State *L, int index);

int lua_isstring (lua_State *L, int index);

int lua_istable (lua_State *L, int index);

int lua_isuserdata (lua_State *L, int index);

以上函數(shù)，成功返回1，否則返回0。需要特別指出的是，對(duì)于lua_isnumber而言，不會(huì)檢查值是否為數(shù)字類(lèi)型，而是檢查值是否能轉(zhuǎn)換為數(shù)字類(lèi)型。

有關(guān)API的具體用法或者了解更多的API請(qǐng)?jiān)L問(wèn)其官方網(wǎng)站

原文出自：http://my.oschina.net/xlplbo/blog/314956