浅析CC++和Lua的通信方式
为了实现lua和其他语言之间的通信，lua虚拟机为c\c++提供了两个特性：
一，lua_state状态机
lua_state主要是管理一个lua虚拟机的执行环境, 一个lua虚拟机可以有多个执行环境。lua虚拟机通过维护这样一个虚拟栈来实现两种之间的通信，lua_state定义如下：
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，虚拟栈的管理, 包括管理整个栈和当前函数使用的栈的情况
2，callinfo的管理, 包括管理整个callinfo数组和当前函数的callinfo
3，hook相关的, 包括hookmask, hookcount, hook函数等
4，global_state是全局唯一的，存放多个lua_state之间的一些共享数据
5，gc的一些管理和当前栈中upvalue的管理
6，错误处理的支持等等
c\c++和lua拥有不同的数据类型，要实现两者之间的数据通信怎么办？lua虚拟机提供lua_state这样一种数据结构。任何一种数据从c\c++传入lua虚拟机中，lua都会将这类数据转换为一种通用的结构lua_tvalue，并且将数据复制一份，将其压入虚拟栈中。lua_tvalue定义如下：
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++由自己申请和释放内存，所以两者之间的内存管理是独立的。从c\c++中传递数据到lua虚拟机会发生数据拷贝，从lua虚拟机中传递出来是直接从虚拟栈中取值或者地址，所以数据从虚拟栈中pop之后，是否依然是有效引用需要额外注意。
二，c api
lua脚本实现交互提供了一系列的c api，常用api有：
lual_newstate函数用于初始化一个lua_state实例
lual_openlibs函数用于打开lua中的所有标准库，如io库、string库等。
lual_loadbuffer编译了buff中的lua代码，如果没有错误，则返回0，同时将编译后的程序块压入虚拟栈中。
lua_pcall函数会将程序块从栈中弹出，并在保护模式下运行该程序块。执行成功返回0，否则将错误信息压入栈中。
lua_tostring函数中的-1，表示栈顶的索引值，栈底的索引值为1，以此类推。该函数将返回栈顶的错误信息，但是不会将其从栈中弹出。
lua_pop是一个宏，用于从虚拟栈中弹出指定数量的元素，这里的1表示仅弹出栈顶的元素。
lua_close用于释放状态指针所引用的资源。
入栈操作：
lua针对每种c类型，都有一个c api函数与之对应，如：
void lua_pushnil(lua_state* l); --nil值
void lua_pushboolean(lua_state* l, int b); --布尔值
void lua_pushnumber(lua_state* l, lua_number n); --浮点数
void lua_pushinteger(lua_state* l, lua_integer n); --整型
void lua_pushlstring(lua_state* l, const char* s, size_t len); --指定长度的内存数据
void lua_pushstring(lua_state* l, const char* s); --以零结尾的字符串，其长度可由strlen得出。
出栈操作：
api使用“索引”来引用栈中的元素，第一个压入栈的为1，第二个为2，依此类推。我们也可以使用负数作为索引值，其中-1表示为栈顶元素，-2为栈顶下面的元素，同样依此类推。
lua提供了一组特定的函数用于检查返回元素的类型，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);
以上函数，成功返回1，否则返回0。需要特别指出的是，对于lua_isnumber而言，不会检查值是否为数字类型，而是检查值是否能转换为数字类型。
如有任何疑问和建议，欢迎指出讨论，谢谢~