C/C++中内嵌LUA脚本、实现LUA函数的调用执行

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1、LUA简介

LUA是一个脚本语言，由标准C编写而成，几乎在所有操作系统和平台上都可以编译、运行，可以很方便的嵌入到其他C/C++环境中，如Qt、VS2012等。

一般的lua脚本文件的后缀为.lua，移植lua源码异常的简单，下载源码包后，直接编译即可，因为上面我们说过了LUA是用标准C编写的，所以几乎你常见的编程环境它都能编译LUA。

LUA源码下载地址：http://www.lua.org/ftp/

下载最新版5.4.4版本，解压缩源码如下：

将以上这些文件除了lua.c和luac.c加入到你的开发环境中进行编译，就算移植完成了！

lua.c和luac.c中都有main函数，需要分别编译这两个我文件，其中，lua.c编译出来是解析器，luac.c编译出来是编译器。

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2、LUA脚本的解释器和编译器

Q：什么是解释器和编译器？

A：

解释器：顾名思义，就是对LUA进行解释说明，能够认识出LUA脚本并运行

编译器：对LUA脚本文件进行编译，生成可以供解释器运行的LUA可执行程序

我使用lua源码包版本5.4.4在windows下编译出了可执行文件，其中：lua.exe为解释器，luac.exe为编译器。

下载地址和使用方法见：https://gitee.com/yzhengBTT/lua-windows

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3、C环境中内嵌LUA执行LUA函数调用

这里我使用的C开发环境是：Eclipse C/C++配合MinGW。

移植很简单的，将lua源码除了lua.c和luac.c之外，其他源码加入到工程即可。

示例代码：

/*
 * main.c
 *
 *  Created on: 2022年8月25日
 *      Author: hello
 */

#include "./lua-5.4.4/lua.h"
#include "./lua-5.4.4/lualib.h"
#include "./lua-5.4.4/lauxlib.h"

int clua_add(lua_State* L, int a, int b)
{
	int sum = 0;

	/* 函数入栈 */
	lua_getglobal(L, "add");

	/* 第一个函数参数入栈 */
	lua_pushnumber(L, a);

	/* 第二个函数参数入栈 */
	lua_pushnumber(L, b);

	/* 执行函数调用。2表示有两个函数形参，1表示add函数只有一个返回值，调用lua_call函数后lua自动出栈参数和函数，并将函数的执行结果入栈 */

	/*
	 * 执行函数调用
	 * 2表示lua脚本中add函数需要输入两个函数参数
	 * 1表示lua脚本中add函数有一个返回值
	 * 执行完函数调用后，lua自动出栈函数和参数
	 */
	lua_call(L, 2, 1);

	/*
	 * 得到函数add函数执行结果
	 * -1表示最后一个返回值，因为lua的函数可以返回多个值的。
	 */
	sum = lua_tonumber(L, -1);

	/* 出栈一个数据。此时栈中存的是add函数的执行结果，所以需要出栈 */
	lua_pop(L, 1);

	return sum;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	int sum = 0;

	lua_State* L;

	L = luaL_newstate();  /* 创建一个句柄 */

	luaL_openlibs(L);     /* 打开lua库 */

#if 0
	if(luaL_dofile(L, "./mylua.lua"))  /* 从lua脚本文件 中加载lua脚本语句 */
	{
		printf(" 加载LUA文件失败! \r\n");
		return -1;
	}
#endif

	if(luaL_dostring(L, (const char *)"function add(a, b) return a + b end"))  /* 从字符串中加载lua脚本语句 */
	{
		printf(" LUA语句有误！\r\n");
		return -1;
	}

	sum = clua_add(L, 10, 20);
	printf(" sum = %d \r\n", sum);

	if(luaL_dostring(L, (const char *)"function add(a, b) return a + b + 100 end"))  /* 从字符串中加载lua脚本语句 */
	{
		printf(" LUA语句有误！\r\n");
		return -2;
	}

	sum = clua_add(L, 10, 20);
	printf(" sum = %d \r\n", sum);

	lua_close(L);  /* 关闭lua，清理内存 */

	return 0;
}

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4、Qt内嵌LUA执行LUA函数调用

移植很简单的，将lua源码文件除了lua.c和luac.c之外，加入到Qt工程即可。

我为了方便管理，将lua源码放到了一个目录里，然后放到mainwindow.cpp同文件夹下：

在Qt工程上右键->添加已经存在的目录->选择lua-5.4.4即可将源码加入到Qt工程。

然后添加头文件包含：#include "./lua-5.4.4/lua.hpp"

然后编译工程即可。

下面是示例程序，程序比较简单，实现两数相加，单击按钮后解析lua脚本中add函数，进行两数相加操作：

点击按钮槽函数如下：

void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
    int a = ui->lineEditA->text().toInt();
    int b = ui->lineEditB->text().toInt();
    int sum = 0;

    lua_State* L = this->lua_state;

    const char* luastring = ui->plainTextEdit->toPlainText().toStdString().c_str();

    if(luaL_dostring(L, luastring))  /* 从字符串中加载LUA脚本 */
    {
        qDebug() << "LUA脚本有误！";
        return;
    }

    /* 函数入栈 */
    lua_getglobal(L, "add");

    /* 第一个函数参数入栈 */
    lua_pushnumber(L, a);

    /* 第二个函数参数入栈 */
    lua_pushnumber(L, b);

    /*
     * 执行函数调用
     * 2表示lua脚本中add函数需要输入两个函数参数
     * 1表示lua脚本中add函数有一个返回值
     * 执行完函数调用后，lua自动出栈函数和参数
     */
    lua_call(L, 2, 1);

    /*
     * 得到add函数执行结果
     * -1表示最后一个返回值，因为lua的函数可以返回多个值的。
     */
    sum = lua_tonumber(L, -1);

    /* 出栈一个数据。此时栈中存的是add函数的执行结果，所以需要出栈 */
    lua_pop(L, 1);

    ui->lineEditResult->setText(QString::asprintf("%d", sum));
}

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现在我们修改LUA脚本变成a+b+100，再点击执行：

这样就实现了动态的解析LUA脚本供C/C++环境使用。

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5、内嵌LUA脚本在实际项目中的案例应用

上面已经介绍了LUA脚本及内嵌入C/C++环境，那么实际的使用场景是怎样的呢？

下面就举一个实际的使用案例。

现在有一个嵌入式相关项目，使用Qt做一款上位机软件，通过串口和下位机进行通信，通信协议为modbus，下位机为各类485型传感器。

目前有一个温度传感器需要接入上位机、一个水浸入检测传感器需要接入；

水浸传感器是开关量传感器，只有0和1两种状态；

温度传感器是数字量传感器，厂家为了迎合modbus协议并且为了数据好处理，将浮点格式的温度值扩大了10倍进行传输，例如28.5度扩大10倍是285，将285通过modbus进行传输。

那么现在问题就来了，温度传感器和水浸传感器虽然通信协议是一致的，上位机通过modbus接收到传感器数据后：

如果是温度传感器的，那么需要除以10倍才能得到正确的温度值；

但是如果是水浸传感器就不用除以10倍；

而此时如果还有一个VOC传感器需要接入，并且上位机需要将读取到的VOC数值进行一个复杂的公式转换成NMHC后在显示；

这时候你就会发现，每一个传感器都有不一样的最终值计算方式，难道要将所有传感器的计算格式方式都包含进上位机中吗？

简单的加减乘除还可以包含进上位机中，如果是VOC转NMHC这种复杂计算公式的，你怎么包含进去呢？

所以，这就体现了LUA的用处！

办法如下：

在上位机中嵌入LUA，编写一个mylua.lua脚本文件，里面就一个getValue函数。

当上位机接收到传感器数值时，通过LUA提供的API函数，将该数值传入getValue.lua脚本中的getValue函数，然后在获得getValue的返回值，

而在getValue中实现了数值的转换或计算，由于getValue.lua脚本文件是独立于上位机的，可以随便更改函数体，当传感器是水浸时，getValue直接返回输入的值即可，当传感器是温度时，getValue返回输入的值除以10即可；

所以这样就实现了上位机针对不同传感器的数据处理！

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end…