一、核心交互机制：Lua 虚拟栈
Lua 与 C 的交互通过一个**虚拟栈（Stack）**完成，所有数据传递、函数调用均通过此栈实现。栈的每个元素可以是任意 Lua 类型（如数字、字符串、表、函数等）。
栈的结构与索引：
正索引：从栈底（1）到栈顶（n）。
负索引：从栈顶（-1）到栈底（-n）。
动态扩容：当栈空间不足时，自动扩容（通常翻倍）。
栈操作示意图：
二、代码准备工作
定义C语言侧的基本代码：
cpp
#include<stdio.h>
#include<lua.h>
#include<lauxlib.h>
#include<lualib.h>
int main()
{
//创建Lua虚拟机
lua_State* L = luaL_newstate(); /*opens lua*/
luaopen_base(L); /*opens the basic library*/
luaopen_table(L); /*opens the table library*/
luaopen_io(L); /*opens the I/O library*/
luaopen_string(L); /*opens the string lib.*/
luaopen_math(L); /*opens the math lib.*/
/*************定义执行代码**************/
//lua_example_first(L);
//lua_example_dofile(L);
/***************************/
//清理Lua虚拟机
lua_close(L);
return 0;
}三、Lua与C交互代码的使用：
1.获取lua侧一个全局变量：
cpp
/// <summary>
/// 得到一个全局变量
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
void lua_example_getvar(lua_State* L) {
luaL_dostring(L,"some_var = 500");
lua_getglobal(L,"some_var");
lua_Number some_var_in_c = lua_tonumber(L,-1);
printf("some_var 在C侧的值是 %d\n",(int)some_var_in_c);
}结果：
2.Lua栈 ：
cpp
/// <summary>
/// Lua的栈操作
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
void lua_example_stack(lua_State* L) {
lua_settop(L, 0); // 清空栈，确保初始为空
lua_pushnumber(L,300); //stack[1] 或者 stack[-3]
lua_pushnumber(L,450); //stack[2] 或者 stack[-2]
lua_pushnumber(L,438); //stack[3] 或者 stack[-1]
lua_Number element;
element = lua_tonumber(L,-1);
printf("最后增加的元素，位置在栈的索引3处的值为 %d\n",(int)element);
// lua_remove(L,2)执行之后栈变化过程：
// 移除索引 2 后，栈中元素变为 [300, 438]
// 索引 1: 300（原索引 1）
// 索引 2: 438（原索引 3 下移填补空缺）
lua_remove(L,2); //移除栈中索引为2的值438
element = lua_tonumber(L,2);
printf("当前栈索引为2处的值为 %d\n", (int)element);
}结果：
3.C调用Lua侧函数：
lua代码：
cpp
luafunction = function(a,b)
return a+b;
endc代码：
cpp
/// <summary>
/// C侧调用lua函数
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
void lua_example_call_lua_function(lua_State* L) {
luaL_dofile(L,"./scripts/luaFunction.lua");
lua_getglobal(L,"luafunction");
if (lua_isfunction(L, -1)) {
lua_pushnumber(L, 5); //将第一个参数压栈
lua_pushnumber(L, 6); //将第二个参数压栈
const int NUM_ARGS = 2; //参数的数量
const int NUM_RETURNS = 1; //返回值的数量
lua_pcall(L,NUM_ARGS,NUM_RETURNS,0);
lua_Number luaResult = lua_tonumber(L,-1);
printf("执行求和的lua函数的结果为：%f\n",(float)luaResult);
}
}结果：
4.Lua调用C侧函数：
lua代码：
Lua
cfunction = function(a,b)
result = native_cfunction(a,b);
return result;
endc代码：
cpp
int native_cfunction(lua_State* L) {
lua_Number b = lua_tonumber(L, -1); //得到第二个参数b
lua_Number a = lua_tonumber(L, -2); //得到第一个参数a
lua_Number result = a + b;
lua_pushnumber(L, result);
return 1; //返回函数有多少个返回值作为结果返回虚拟栈中
}
/// <summary>
/// Lua侧调用C函数
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
void lua_example_call_c_function(lua_State* L) {
lua_pushcfunction(L, native_cfunction); // 将 C 函数压入栈顶
lua_setglobal(L,"native_cfunction"); // 将栈顶的值（native_cfunction）设置为 Lua 的全局变量 native_cfunction。操作后，栈被清空：[]。
luaL_dofile(L,"./scripts/cFunction.lua");
lua_getglobal(L,"cfunction");
if (lua_isfunction(L, -1)) {
lua_pushnumber(L,3); //将3压栈，作为第一个参数
lua_pushnumber(L,5); //将5压栈，作为第二个参数
const int NUM_ARGS = 2; //参数的数量
const int NUM_RETURNS = 1; //返回值的数量
lua_pcall(L, NUM_ARGS, NUM_RETURNS, 0);
lua_Number luaResult = lua_tonumber(L, -1);
printf("最终计算的结果 cfunction(3,5) = %f\n", (float)luaResult);
}
}结果：
注：c侧函数的返回值含义如下：
return 0：不返回任何值（栈中无数据传递给 Lua）。
return 1：将栈顶的 1 个值作为返回值。
return N（N > 1）：将栈顶的 N 个值依次作为返回值。
5.检查处理错误：
cpp
/// <summary>
/// 检查处理错误
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
void lua_example_check_handle_error(lua_State* L) {
if (luaL_dostring(L, "some_var = 500...") != LUA_OK) {
luaL_error(L,"Error: %s\n",lua_tostring(L,-1));
}
else {
//执行正确逻辑
}
}结果：
6.C侧发送与接收userData：
lua代码：
Lua
square = create_rectangle()
--将square，200，100依次压入栈中，
--[-1]100
--[-2]200
--[-3]square
change_rectangle_size(square,200,100) c代码：
cpp
typedef struct reacangle2d {
int x;
int y;
int width;
int height;
} rectangle;
/// <summary>
/// C侧发送数据到lua
/// </summary>
/// <param name="L"></param>
/// <returns></returns>
int create_rectangle(lua_State* L) {
rectangle* rect = (rectangle*)lua_newuserdata(L,sizeof(rectangle));
rect->x = 0;
rect->y = 0;
rect->width = 0;
rect->height = 0;
return 1; //表示返回一个类型作为userdata可供lua使用
}
int change_rectangle_size(lua_State* L) {
rectangle* rect = (rectangle*)lua_touserdata(L,-3);
rect->width = (int)lua_tonumber(L,-2);
rect->height = (int)lua_tonumber(L,-1);
return 0; //表示没有参数返回
}
void lua_example_userdata(lua_State* L) {
//设置发送函数
lua_pushcfunction(L,create_rectangle);
lua_setglobal(L,"create_rectangle");
//设置接收函数
lua_pushcfunction(L, change_rectangle_size);
lua_setglobal(L, "change_rectangle_size");
luaL_dofile(L, "./scripts/rectangle.lua");
lua_getglobal(L,"square");
if (lua_isuserdata(L, -1)) {
rectangle* r = (rectangle*)lua_touserdata(L, -1);
printf("从lua侧得到一个rectangle值，width: %d, height: %d ",r->width,r->height);
}
else {
printf("从lua侧没有获取到rectangle的值");
}
}结果：
7.从C侧读取与写入Lua Table：
lua代码：
Lua
config_table = {
window_width = 800,
window_height = 600,
num_enemies = 15,
num_levels = 10
}c代码：
cpp
void lua_example_table(lua_State* L) {
lua_settop(L, 0); // 清空栈，确保初始为空
if (luaL_dofile(L, "./scripts/configtable.lua") == LUA_OK) {
lua_getglobal(L,"config_table");
if (lua_istable(L, -1)) {
lua_getfield(L,-1,"window_width");
printf("在lua侧table中定义的 window_width的值为 %s\n",lua_tostring(L,-1));
/*
lua_getfield 将字段值压入栈顶后，原 table 的索引从 -1 变为 -2。此时 lua_setfield 的 table 索引参数 应为 -2，而非 -1。
lua_setfield 需要将栈顶的值作为新字段值，所以需要提前将一个值压栈。
*/
// 方法 1：将 window_width 的值赋给 window_height
//lua_setfield(L, -2, "window_height"); // 复用栈顶值
// 方法 2：设置自定义值
lua_pushnumber(L, 600);
//栈顶将600压栈之后table索引变为-3
// 压入新值
lua_setfield(L, -3, "window_height"); // 赋给 table
//lua_setfield之后栈顶的 600 被弹出
/*栈中的值分布如下：table索引从-3变为-2
[-1]: window_width 的值
[-2]: table
*/
lua_getfield(L, -2, "window_height");
printf("在lua侧table中定义的 window_height的值为 %s\n", lua_tostring(L, -1));
lua_pop(L, 1); // 清理栈顶的临时值
}
}
else
{
luaL_error(L,"Error: %s\n",lua_tostring(L,-1));
}
}结果：