Интеграция Lua и С++ (2)

Обмен данными между Lua и Сpp осуществляется через Lua-стэк, то есть через специальным образом структурированное (по принципу Last In — First Out) пространство. 




Иллюстрация процесса добавления переменных в Cтэк (Push) и извлечения переменных из Стэка (Pop).

Иными словами, Lua стэк — это одномерный массив переменных (список, строка) с прямой (от 1 до n) индексацией.



Заполняется стэк командами lua_push (С-side) :

void lua_pushnumber (lua_State *L, lua_Number n);

const char *lua_pushstring (lua_State *L,  const char *s);

и другими. 


Новой переменной в стэке Луа длинной n автоматически присваивается индекс [n+1] или [-1], где n+1 — абсолютный индекс переменной, а -1 — индекс новой переменной относительно конца (!) стэка. 




Доступ, к переменным, соответственно осуществляется функциями lua_to (C-side) :

lua_Number lua_tonumber (lua_State *L, int index);

const char *lua_tostring (lua_State *L, int index);

где L — указатель Lua-стэка, а index — абсолютный или относительный индекс переменной в стэке.

Справочное руководство по Lua API.





Функции С, предназначенные для использования Lua, определяются как :

static int Func(Lua State *L)
{

lua_push...

return(N);
}

где N — число переменных, находящихся в конце (на вершине) стэка Lua и поддерживающие параллельное присвоение в Lua.

Так, например, если стэк содержит 10 переменных, то return(2) вернет 9-ую и 10-ую переменную в Lua.

Lua-side:

CppDLL=require('CppDLL');
Var9,Var10 = CppDLL.Func();

Справка по регистрации функций в языке С++, для вызова их со стороны Lua.




Рассмотрим пример передачи 2D массива типа Double из С++ в Lua :

        lua_settop(L,0); // Очищаем Lua стэк
        lua_createtable( L, row, 0 ); // создаем луа - таблицу (строки)
        for (i=0;i<row;i++)
         {
         lua_pushinteger(L,i+1);
         lua_createtable(L,col,0); // создаем луа-таблицу соответствующую i-ой строке
         for(j=0;j<col;j++) // записываем строку в цикле
            {
             lua_pushinteger(L,j+1); // задаем индекс j-ого элемента i-ой строки
             lua_pushnumber( L, arr[i+j*row] ); // задаем значение j-ого элемена i-ой строки
             //lua_settable(L, -3); // записываем элемент [i][j] в строку i и очищаем пару [индекс j, значение] из стэка LUA
             lua_rawset(L, -3); // записываем элемент [i][j] в строку i и очищаем пару [индекс j, значение] из стэка LUA
             }
         //lua_settable(L,-3); // добавляем строку i к существующей Lua таблице и отчищаем пару [индеск строки, строка в Lua стэке]
         lua_rawset(L,-3); // добавляем строку i к существующей Lua таблице и отчищаем пару [индеск строки, строка в Lua стэке]
         }

return(1); // Возвращаем в LUA таблицу, записанную в стэке под индексом 2

Поскольку Lua не поддерживает 2D массивы, то матрицы задаются в качестве массива массивов (строки, элементы которых тоже строки), для чего нам приходится реализовывать связку :

lua_createtable ( указатель стэка, число элементов, 0);

Цикл записи элементов 
  {
     lua_push integer (указатель стэка, индекс нового элемента в строке);
     lua_pushnumber ( указатель стэка, значение нового элемента в строке);
     lua_rawset( указатель стэка, индекс строки в стэке Lua); *
  }


во вложенном цикле.

* Функция rawset добавляет в указанную индексом строку элемент под индексом, определенным предпоследним в стэке и со значением, определенным последним в стэке. После чего удаляет пару [индекс, значение] из стэка, освобождая его. 







Аналогичным образом осуществляется чтение матрицы Lua со стороны Cpp :


Узнаем размеры матрицы :

int row=lua_objlen(L,-1); // Узнаем число строк в таблице
lua_pushnumber(L,1); lua_rawget(L,2); // выделяем 1-ую строку из таблицы
int col=lua_objlen(L,3); // Узнаем число столбцов в таблице     

В данном примере под индексом [1] в стэке находится имя таблицы, [2] — cама таблица, [3] — индекс строки таблицы до вызова rawget, строка таблицы после вызова rawget.  

Считываем матрицу Lua в массив C++ «ptr» :

for (i=0;i<row;i++) // пробегаем по строкам
          {
           lua_settop(L,2); // очищаем побочный стэк
           lua_pushnumber(L,i+1); // номер строки к загрузке
           lua_rawget(L,2); // Загрузка строки в переменную 3

           for (j=0;j<col;j++) // пробегаем по столбцам
             {
               lua_pushnumber(L,j+1); // номер столбца к загрузке
               lua_rawget(L,3); // Загрузка элемента [i][j] в переменную 4
               ptr[i+j*row]=lua_tonumber(L,4); //Записываем значения из Lua в Матлаб
               lua_settop(L,3); //Убираем лишние переменные из стэка
             }
          }

Демонстрация работы программы, считывающей массивы строк и чисел из Cpp в Lua под именами «ACell», «ADouble» и возвращающей в Cpp те же массивы под именами «BCell», «BDouble»:

Предложения и критика приветствуются.
Торгуйте алгоритмами.
С уважением, Кот-Бегемот.