将C整数绑定到Lua全局变量

Question

在C中，我想要调用一个使用全局变量x的lua函数myFunction()。我希望能够直接将c（整数）变量注册为这个全局变量x。

大致上是这样：

demo.lua：

function myFunction()
  return x + 3
end

demo.c:

int x = 0;
lua_bindglob(L, "x", &x);

for (x = 0; x < 100; ++x)
{
  lua_getglobal(L, "myFunction");

  // here I call the function and it should evaluate
  // to the current value of x (in c)
  lua_pcall(L, 0, 1, 0);      
  int result = lua_tonumber(L, -1);  

  lua_pop(L, 1);
}

我知道可以通过以下方式修改lua全局变量：

lua_pushnumber(L, 3);
lua_setglobal(L, "x");

但我需要一种更直接/更快的方法来完成这个任务。我得到了一个提示，说LUA轻量用户数据可能会对此有帮助，但我无法找到任何关于普通变量的示例。

编辑： 由于表达式是从基准测试中获取的，因此我不想改变它们： 在此处查看示例：https://github.com/ArashPartow/math-parser-benchmark-project/blob/master/bench_expr_complete.txt

- schoetbi

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我不知道是否有直接实现你想要的功能的方法。几个月前我也遇到了同样的问题，最终选择使用带有元表的表/用户数据，并将__index和__newindex元方法定义为访问器函数。 - Joel Cornett

我的猜测是——在Lua中，整数是一个对象，因此C代码应该能够看到并修改它的内部表示（可能不映射到32位int）。如果您曾经更改过Lua中的值，则新值将具有新地址。更好的方法是通过外部函数接口（FFI）访问C的“int”。这至少要求C代码将给定数据项导出为符号。请参考http://luajit.org/ext_ffi_tutorial.html。 - Dima Tisnek

Answer 1

你最好能够做到的是创建一个普通的userdata对象（不是light userdata），该对象具有一个__call元方法，可为您获取/设置C值。

因此，你的函数应该类似于：

function myFunction()
  return x() + 3
end

它还可以定义运算符元方法，使得像x + 3这样的操作能够生效。但是如果只有裸露的x，就无法解析出你想要的值。

设置值的方式如下：

x(3)

无法使像 x = 3 这样的语句按照您期望的方式工作。这将始终覆盖所讨论的值。

使用 __newindex 和 __index 元方法也不会奏效，因为您希望变量是全局的。

或者，您可以使用LuaJIT及其FFI接口。

- Nicol Bolas

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即使使用LuaJIT FFI，我认为（全局）键分配也会重新绑定变量。 - Joel Cornett

我最终选择了LuaJIT，虽然速度较快，但仍无法击败exprTK。 - schoetbi

Answer 2

如果您只有几个C变量需要从Lua中访问，您可以在全局表上设置一个metatable，并使用__index和__newindex元方法。当访问不存在的全局变量（获取或设置）时，将调用这些元方法，并且您必须通过查看这些元方法的第二个参数（变量名）来确定要执行什么操作。

以下是导出单个变量的模块的示例代码：

#include <string.h>
#include <limits.h>
#include <lua.h>
#include <lauxlib.h>


static int x = 0;


static int myvar_index( lua_State* L ) {
  char const* key = lua_tostring( L, 2 );
  if( key != NULL && strcmp( key, "x" ) == 0 )
    lua_pushinteger( L, x );
  else
    lua_pushnil( L );
  return 1;
}


static int myvar_newindex( lua_State* L ) {
  char const* key = lua_tostring( L, 2 );
  if( key != NULL && strcmp( key, "x" ) == 0 ) {
    lua_Integer i = luaL_checkinteger( L, 3 );
    if( i > INT_MAX || i < INT_MIN )
      luaL_error( L, "variable value out of range" );
    x = i;
  } else
    lua_rawset( L, 1 );
  return 0;
}


int luaopen_myvar( lua_State* L ) {
  luaL_Reg const metamethods[] = {
    { "__index", myvar_index },
    { "__newindex", myvar_newindex },
    { NULL, NULL }
  };
#if LUA_VERSION_NUM < 502
  lua_pushvalue( L, LUA_GLOBALSINDEX );
  lua_newtable( L );
  luaL_register( L, NULL, metamethods );
#else
  lua_pushglobaltable( L );
  luaL_newlib( L, metamethods );
#endif
  lua_setmetatable( L, -2 );
  return 0;
}

如果你导出越多的 C 变量，那么元方法实现就会越复杂，使用其他建议方法可能更好。

另外需要注意的是全局表是一个共享资源，因此必须要避免/处理与修改其元表的其他代码发生冲突。(即可重复使用的模块不应该修改共享资源，但我想同样适用于 C 中的全局变量...)

- siffiejoe

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这会以不良的方式影响访问全局变量的默认行为吗？ - Joel Cornett

它将影响访问“未定义”的全局变量的行为。您使用的大多数全局变量具有非nil值，这些变量不会受到任何影响。访问nil值全局变量将产生额外的元方法调用。 - siffiejoe