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第四部分。C API 第 26 章。从 Lua 调用 C

26.2 – C 库

Lua 库是一个定义多个 Lua 函数并将它们存储在适当位置（通常作为表中的条目）的块。Lua 的 C 库模仿此行为。除了定义其 C 函数之外，它还必须定义一个特殊函数，该函数对应于 Lua 库的主块。一旦调用，此函数将注册库的所有 C 函数并将它们存储在适当的位置。与 Lua 主块一样，它还会初始化库中需要初始化的其他任何内容。

Lua 通过此注册过程“看到”C 函数。一旦 C 函数在 Lua 中表示和存储，Lua 程序就会通过直接引用其地址（这是我们在注册函数时提供给 Lua 的）来调用它。换句话说，一旦注册，Lua 就不依赖于函数名称、包位置或可见性规则来调用函数。通常，C 库只有一个公共（extern）函数，即打开库的函数。所有其他函数都可以是私有的，在 C 中声明为 static。

当您使用 C 函数扩展 Lua 时，即使您只想注册一个 C 函数，最好将您的代码设计为 C 库：迟早（通常是早）您将需要其他函数。与往常一样，辅助库为此任务提供了一个帮助器函数。luaL_openlib 函数接收一个 C 函数及其各自名称的列表，并将它们全部注册到具有库名称的表中。例如，假设我们想要创建一个包含我们之前定义的 l_dir 函数的库。首先，我们必须定义库函数 

    static int l_dir (lua_State *L) {
       ...  /* as before */
    }
接下来，我们声明一个包含所有函数及其各自名称的数组。此数组具有类型为 luaL_reg 的元素，这是一个具有两个字段的结构：一个字符串和一个函数指针。 
    static const struct luaL_reg mylib [] = {
      {"dir", l_dir},
      {NULL, NULL}  /* sentinel */
    };
在我们的示例中，只有一个要声明的函数（l_dir）。请注意，数组中的最后一对必须是 {NULL, NULL}，以表示其结束。最后，我们使用 luaL_openlib 声明一个主函数 
    int luaopen_mylib (lua_State *L) {
      luaL_openlib(L, "mylib", mylib, 0);
      return 1;
    }
luaL_openlib 的第二个参数是库名。此函数创建（或重新使用）一个具有给定名称的表，并用数组 mylib 指定的名称-函数对填充该表。luaL_openlib 函数还允许我们为库中的所有函数注册通用上值。现在，我们不使用上值，因此调用中的最后一个参数为零。返回时，luaL_openlib 将打开库的表保留在堆栈中。luaopen_mylib 函数返回 1 以将此值返回给 Lua。（与 Lua 库一样，此返回是可选的，因为该库已分配给全局变量。同样，与 Lua 库一样，它没有任何成本，并且偶尔可能有用。）

完成库后，我们必须将其链接到解释器。如果 Lua 解释器支持此功能，最方便的方法是使用动态链接功能。（请记住 第 8.2 节 中关于动态链接的讨论。）在这种情况下，您必须使用代码创建一个动态库（Windows 中的 .dll 文件，Linux 中的 .so 文件）。之后，您可以使用 loadlib 直接从 Lua 中加载库。调用 

    mylib = loadlib("fullname-of-your-library", "luaopen_mylib")
将 luaopen_mylib 函数转换为 Lua 中的 C 函数，并将此函数分配给 mylib。（这就解释了为什么 luaopen_mylib 必须与任何其他 C 函数具有相同的原型。）接下来，调用 mylib() 运行 luaopen_mylib，打开库。

如果您的解释器不支持动态链接，那么您必须使用新库重新编译 Lua。除此之外，您需要某种方法来告诉独立解释器，当它打开一个新状态时，它应该打开此库。一些宏可以简化此任务。首先，您必须创建一个头文件（我们称之为 mylib.h），其内容如下 

    int luaopen_mylib (lua_State *L);
    
    #define LUA_EXTRALIBS { "mylib", luaopen_mylib },
第一行声明打开函数。下一行将宏 LUA_EXTRALIBS 定义为解释器在创建新状态时调用的函数数组中的一个新条目。（此数组的类型为 struct luaL_reg[]，因此我们需要在那里放置一个名称。）

要在解释器中包含此头文件，您可以在编译器选项中定义宏 LUA_USERCONFIG。对于命令行编译器，您通常必须添加类似以下的选项 

    -DLUA_USERCONFIG=\"mylib.h\"
（反斜杠保护 shell 中的引号；当我们指定包含文件名时，C 中需要这些引号。）在集成开发环境中，您必须在项目设置中添加类似的内容。然后，当您重新编译 lua.c 时，它将包含 mylib.h，因此在要打开的库列表中使用 LUA_EXTRALIBS 的新定义。
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