深入理解Lua与C数据通信的栈

      注：原文发在公司内部论坛上

       Lua与C交互的栈是一个重要的概念。文章首先解释了为什么要引入Lua栈，然后对访问栈常用的API进行了总结，并使用这些API的注意事项，最后从Lua源代码来看栈的实现原理。

Lua栈概述

struct   lua_State {
           CommonHeader;
           lu_byte status;
           StkId top;                     /* 指向数据栈中，第一个可使用的空间*/
           global_State *l_G;
           CallInfo *ci;                  /* 保存着当前正在调用的函数的运行状态 */
           const Instruction *oldpc;  
           StkId stack_last;              /* 指向数据栈中，最后一个可使用的空间 */
           StkId stack;                   /* 指向数据栈开始的位置 */
           int stacksize;                 /*栈当前的大小，注意并不是可使用的大小*/
           unsigned short nny;  
           unsigned short nCcalls;  
           lu_byte hookmask;
           lu_byte allowhook;
           int basehookcount;
           int hookcount;
           lua_Hook hook;
           GCObject *openupval; 
           GCObject *gclist;
           struct lua_longjmp *errorJmp;  
           ptrdiff_t errfunc;  
           CallInfo base_ci;                /* 保存调用链表的第一个节点*/
};

      Lua中所有的数据类型都是由结构体TValue来实现的，它把值和类型绑在一起，每个数据都携带了它自身的类型信息。用成员tt_保存数据的类型，成员value_用来保存数据值，它使用的一个联合体来实现的：

 union  Value {
       GCObject *gc;   /*gc指向一个对象，这些对象是需要垃圾回收的数据类型，比如table、string等*/
       void *p;        /* lua中的light userdata类型，实质上保存的就是一个指针 */
       int b;          /*boolean类型*/
       lua_CFunction f;/*lua中light C functions（没有upvalue），即只是函数指针 */
       double n;       /*lua中的number类型*/
};

      上面提到到数据栈是在函数stack_init中创建的（初始化虚拟机时调用的luaL_newstate，就是通过调用lua_newstate函数，lua_newstate调用f_luaopen函数，最后f_luaopen函数调用stack_init来初始化栈的），函数stack_init在lstate.c中实现，代码如下：

static void stack_init (lua_State *L1, lua_State *L) {
      int i; CallInfo *ci;

      /* 为数据栈分配空间，并且初始化lua_State与数据栈相关的成员*/
      L1->stack = luaM_newvector(L, BASIC_STACK_SIZE, TValue);
      L1->stacksize = BASIC_STACK_SIZE;
      for (i = 0; i < BASIC_STACK_SIZE; i++)
        setnilvalue(L1->stack + i);  /* erase new stack */
      L1->top = L1->stack;
      L1->stack_last = L1->stack + L1->stacksize - EXTRA_STACK;

      /*初始化lua_State与调用链表相关的成员*/
      ci = &L1->base_ci;
      ci->next = ci->previous = NULL;
      ci->callstatus = 0;
      ci->func = L1->top;
      setnilvalue(L1->top++);  /* ‘function‘ entry for this ‘ci‘ */
      ci->top = L1->top + LUA_MINSTACK;
      L1->ci = ci;
}

typedef struct CallInfo {
      StkId  func; /* 指向被调用的函数在栈中的位置*/
      StkId  top; /*指向被调用的函数可以使用栈空间最大的位置，即限定了调用一个函数可以栈空间的大小*/
      struct CallInfo *previous, *next; /* 指向调用链表的前一个节点和下一个节点 */
      short nresults;                  /* 当前被调用的函数期待返回结果的数量*/
      lu_byte callstatus;              /*用来标识当前调用的是C函数还是Lua函数*/
      union {
        struct {                       /* 当调用Lua调用函数时保存信息的结构体*/
          StkId base; 
          const Instruction *savedpc;
        } l;
        struct {                       /*当调用C调用函数时保存信息的结构体*/
          int ctx;  
          lua_CFunction k;  
          ptrdiff_t old_errfunc;
          ptrdiff_t extra;
          lu_byte old_allowhook;
          lu_byte status;
        } c;
    } u;
} CallInfo;

总结

       在Lua与C交互中间，我们可以直观想象，有一个叫栈的空间，无论是C还是Lua向对方需要什么数据，都首先需要对方把这数据压入到栈中，然后才能从栈中获取相应的数据。在Lua与C所有的数据交换中，栈中的每个元素都能保存任何类型的Lua值，并且这个栈是由Lua管理的。

ps:点这里有学习Lua与C交互的测试代码

深入理解Lua与C数据通信的栈,布布扣,bubuko.com

深入理解Lua与C数据通信的栈

原文：http://blog.csdn.net/maximuszhou/article/details/21331819