Lua中的C
From “Programming in Lua”
Chap24: An Overview of the C API
lua是一种嵌入式语言。这意味着lua不是一个封闭的体系，它可以作为库和其它应用程序一起工作。 也许你会奇怪：如果Lua不是一个封闭的独立的体系，为什么我们整本书都在单独使用Lua？这个问题的答案是Lua interpreter。这个解释器是一个不到四百行的应用程序，它用来处理和用户的交互，接收用户输入的文件和字符串并把它们解释执行。
这种作为库供其它应用程序使用的特性使Lua成为了一种extension Language。同时，我们也可以在Lua中注册一些C函数，和C的模块，这使得Lua同时也成为了一种extensile Language。
这两种特性决定了Lua和C的两种调用关系。第一种Lua作为库提供给C调用，C是应用程序代码。第二种是在Lua的环境中调用C，这时C代码变成了库。
用来和Lua通信的C API包含了对Lua全局变量的读写，对Lua函数的调用以及注册一些函数供Lua以后使用等等。
用C编程时，我们必须要注意类型检查，错误处理，内存的分配和回收和一些其它复杂的内容。你还需要检查函数的参数是否合法，如果你的函数出错，你会收到“segmentation fault”这种段错误，而不是带有描述性的错误信息。此外，C API更强调灵活性和简介，这会带来一些使用成本。要实现一些功能通常会需要多个C API调用，这看起来会很枯燥，但是却可以掌控很多细节。
如标题所述，本章是一篇关于在C中使用Lua的综述。你现在不需要了解这其中的细节。后面我们会详细讨论这里面的用到的知识。此外，不要忘记你可以通过Lua手册来查看函数的细节。此外，Lua的发行版本中就包含了对C API使用的例子，比如lua.c提供了Lua的解释器程序，标准库如lmathlib.c,lstrlib.c等也提供了例子的代码。
从现在开始我们进入C的世界。
Lua和C通信最关键的媒介是virtual stack。几乎所有的C API都在这个stack中执行。所有Lua和C的数据交换也在这个stack中发生，此外你还可以通过这个stack来保存临时变量，等等。这个stack有两个作用：一个是为Lua提供回收C中对象的场所，另一个用来做动态类型和静态类型的转换。
A First Example
lua.h定义了Lua中的基本函数，包含了创建lua环境，调用Lua函数（比如lua_pcall），读写全局变量，注册新函数等等。所有定义在Lua.h中得方法以lua_开头。
luaxlib.h定义了auxlib库中提供的函数，里面的函数以luaL_开头。它没有权限访问到lua的内部结构，它只是lua.h中API得的封装 lualib.h中定义了访问lib库的函数，luaL_openlibs开启所有lib库
lua的lib中没有全局变量，它把所有的状态都保存到了lua_State中。
luaL_newState用来创建一个lua环境，这个stack中不包含任何信息。
luaL_loadbuffer 用来编译代码，如果没有错误，这个函数返回0，将结果push到stack中
lua_pcall首先将compile后的stack中的代码pop出来，然后执行。如果没有错误返回0，如果有错误，两个函数都会将错误push到stack上
The Stack
在C和Lua的通信中，有两个问题需要解决：
1，动态类型和静态类型的转换 2，内存回收问题
在lua中，类似a[k] = v的代码很多，a,k,v均可为任意类型，那在C语言中如何实现它？我们可以利用Union定义一个lua_Value，然后定义一个类似这样的函数：
void lua_settable(lua_Value a, lua_Value k, lua_Value v);
这样做有两个弊端：第一个弊端是无法将lua_Value这个结构映射到其他的语言中，比如Java，C#等。第二个弊端是lua无法确定是否该回收这个变量。
因此lua并没有定义lua_Value这种类型，我们用abstract stack来实现。stack中得每个slot都可以存储任意类型的lua数据。
赋值：a=1
首先lua会把1 push到stack中，然后执行a=1，最后把1 pop出来
访问：print(a)
首先lua会把a push到stack中，然后执行print(a),最后把a pop出来。
向stack中push数据：
void lua_pushnil (lua_State* L)
void lua_pushboolean (lua_State* L, int bool)
void lua_pushnumber (lua_State* L, lua_Number n)
void lua_pushinteger (lua_State* L, lua_Integer n)
void lua_pushlstring (lua_State* L, const char* s, size_t len)
void lua_pushstring (lua_State* L, const char* s)
lua_Number默认为double类型
lua_Integer可存放大数据，被定义为ptrdiff_t类型
lua中的字符串默认没有’\0’结尾，因此需要手动指定长度, 通过lua_pushlstring去push到stack中
对于有’\0’结尾的字符串，可以用lua_pushstring，它会调用strlen来返回字符串长度。
int lua_chackstack(lua_State* L, int sz)
用来查看stack的空间
int lua_is* (lua_State* L, int index)`
用来检查stack某个index中的value是否是*类型
通常我们不会用这个方法，我们先获取value，然后判断它是否为0或NULL
取值的方法为：
int lua_toboolean(lua_State* L, int index)
lua_Number lua_tonumber(lua_State* L, int index)
lua_Integer lua_tointeger(lua_State* L, int index)
const char* lua_tolstring(lua_State* L, int index,size_t* len)
size_t lua_objlen(lua_State* L, int index)
这些值取回后，在使用前，应先判断是否为0或NULL，对于lua_tolstring，返回的字符串是const的，因此不能修改，返回的字符串都是以’\0’结尾的。
size_t l;
const char* s = lua_tolstring(L,-1,&l);
assert(s[l] == '\0'); //true
assert(strlen(s) <= 1); //true
其它的关于操作stack的API：
//number of elements in stack:index of the top element
int lua_gettop (luaState* L);
//用来设置top element的index
void lua_settop(luaState* L, int index);
对于void lua_settop(luaState* L, int index)这个方法，如果index值大于当前stack的top值，则[top index]的部分填充为nil。如果index值小于当前stack的top值，则[index top]这个区间的值被discard掉。
有些情况下使用：
lua_settop(L,0)
来清空这个stack，也可以通过下面的API，来pop n个elements
define lua_pop(L,n) lua_settop(L, -(n)-1)