Lua 编程 : 24.1 - Lua 编程语言

本第一版是为 Lua 5.0 编写的。虽然在很大程度上仍然适用于更高版本，但存在一些差异。
第四版针对 Lua 5.3，可在 Amazon 及其他书店购买。
通过购买本书，您也为支持 Lua 项目提供了帮助。

24.1 – 第一个例子

我们将从一个简单的应用程序示例开始这个概述：一个独立的 Lua 解释器。我们可以编写一个原始的独立解释器，如下所示：

警告：此代码适用于 Lua 5.0。要在 Lua 5.1 中运行它，您必须将五个 luaopen_*(L) 调用更改为单个 luaL_openlibs(L) 调用。

    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <lua.h>
    #include <lauxlib.h>
    #include <lualib.h>
    
    int main (void) {
      char buff[256];
      int error;
      lua_State *L = lua_open();   /* 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. */
    
      while (fgets(buff, sizeof(buff), stdin) != NULL) {
        error = luaL_loadbuffer(L, buff, strlen(buff), "line") ||
                lua_pcall(L, 0, 0, 0);
        if (error) {
          fprintf(stderr, "%s", lua_tostring(L, -1));
          lua_pop(L, 1);  /* pop error message from the stack */
        }
      }
    
      lua_close(L);
      return 0;
    }

头文件 lua.h 定义了 Lua 提供的基本函数。这包括用于创建新的 Lua 环境（例如 lua_open）、调用 Lua 函数（例如 lua_pcall）、读取和写入 Lua 环境中的全局变量、注册供 Lua 调用的新函数等等的函数。lua.h 中定义的所有内容都带有 lua_ 前缀。

头文件 lauxlib.h 定义了辅助库（auxlib）提供的函数。它的所有定义都以 luaL_ 开头（例如，luaL_loadbuffer）。辅助库使用 lua.h 提供的基本 API 来提供更高的抽象级别；所有 Lua 标准库都使用 auxlib。基本 API 力求简洁和正交性，而 auxlib 力求在常见任务中的实用性。当然，您的程序也很容易创建它需要的其他抽象。请记住，auxlib 无法访问 Lua 的内部。它通过官方基本 API 完成所有工作。

Lua 库根本不定义任何全局变量。它将其所有状态都保存在动态结构 lua_State 中，并且指向此结构的指针作为参数传递给 Lua 内部的所有函数。此实现使 Lua 可重入且可用于多线程代码。

lua_open 函数创建一个新的环境（或状态）。当 lua_open 创建一个全新的环境时，这个环境不包含任何预定义函数，甚至没有 print。为了保持 Lua 小巧，所有标准库都作为单独的包提供，这样您就不必在不需要时使用它们。头文件 lualib.h 定义了打开库的函数。例如，调用 luaopen_io 会创建 io 表并在其中注册 I/O 函数（io.read、io.write 等）。

创建状态并用标准库填充它之后，是时候解释用户输入了。对于用户输入的每一行，程序首先调用 luaL_loadbuffer 来编译代码。如果没有错误，调用返回零并将生成的块推入堆栈。（请记住，我们将在下一节中详细讨论这个“神奇”的堆栈。）然后程序调用 lua_pcall，它将块从堆栈中弹出并在受保护模式下运行它。像 luaL_loadbuffer 一样，lua_pcall 在没有错误时返回零。如果发生错误，这两个函数都会将错误消息推入堆栈；我们使用 lua_tostring 获取此消息，并在打印后使用 lua_pop 将其从堆栈中移除。

请注意，如果发生错误，此程序只是将错误消息打印到标准错误流。实际的错误处理在 C 中可能相当复杂，如何处理取决于应用程序的性质。Lua 核心从不直接将任何内容写入任何输出流；它通过返回错误代码和错误消息来指示错误。每个应用程序都可以以最适合其需求的方式处理这些信号。为了简化我们的讨论，我们现在假设一个简单的错误处理程序，如下所示，它打印错误消息，关闭 Lua 状态，并退出整个应用程序：

    #include <stdarg.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    void error (lua_State *L, const char *fmt, ...) {
      va_list argp;
      va_start(argp, fmt);
      vfprintf(stderr, fmt, argp);
      va_end(argp);
      lua_close(L);
      exit(EXIT_FAILURE);
    }

稍后我们将讨论应用程序代码中有关错误处理的更多信息。

由于您可以将 Lua 编译为 C 和 C++ 代码，lua.h 不包括许多其他 C 库中存在的这种典型的调整代码：

    #ifdef __cplusplus
    extern "C" {
    #endif
       ...
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif

因此，如果您将 Lua 编译为 C 代码（最常见的情况）并在 C++ 中使用它，则必须按如下方式包含 lua.h：

    extern "C" {
    #include <lua.h>
    }

一个常见的技巧是创建一个包含上述代码的头文件 lua.hpp，并在您的 C++ 程序中包含这个新文件。