簡便手册程序庫加載

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從共用程序庫中手動加載 Lua 5.1 所有函式變得很容易

本文介紹一種方法，讓您可以透過在程式原始碼中僅變更 5 行 C 語法，就能手動將所有 Lua 5.1 函式從共用程序庫載入到您的應用程式中！如果您已經手動載入一些共用程序庫（.dll 或 .so），您可以跳過接下來的四個引言章節。您可以在此處找到原始碼：[lua_dyn.zip]

關於動態載入的共用程序庫

在 Windows 中，共用動態程序庫稱為動態連結庫或 DLL（*.dll）。在 Unix 中，它們通常稱為共用物件（*.so）或共用程序庫（*.sa）。兩者都指的是可執行檔案的相同本質，而我們從現在起將它稱為 SL（共用程序庫）。SL 包含已編譯且連結的機器碼，會將公共函式匯出到應用程式，但本身沒有 main() 函式，因此無法直接執行。相反地，作業系統會將 SL 載入應用程式的記憶體空間中，然後應用程式就可以看到匯出的 SL 函式和變數，就像它們在應用程式內部一樣。

SL 載入模式

應用程式有兩種方法可以載入 SL，一是自動，一是手動。在第一種模式中，作業系統會在應用程式啟動時自動載入 SL，並將所有函式匯出到其中。如果找不到 SL，作業系統會發出錯誤，應用程式程式就無法執行。使用自動載入很簡單：您可以使用 SL 標準包含檔案（在 Windows 中，使用 __declspec(dllimport) 函式前綴）來編譯應用程式，並連結到特殊的靜態程序庫（在 Windows 中為 *.lib，在 Unix 中為 *.a），這樣就完成了。在手動模式中，應用程式本身必須載入 SL（在 Windows 中使用 LoadLibrary 或在 POSIX 系統中使用 dlopen），使用 GetProcAddress 或 dlsym 匯出每個需要的函式，並在完成後使用 FreeLibrary 或 dlclose 關閉 SL。一般來說，您無法使用 SL 標頭檔，但必須對函式原型進行 typedef，實例化其變數，並在呼叫匯出的函式之前將 GetProcAddress 的結果傳遞給此變數。

手動載入使用

儘管手動載入比較複雜且容易出錯，但您為什麼要使用手動載入？有時，您別無選擇。手動載入較為靈活，讓您可以

只在需要時載入 SL，而不會在整個應用程式執行期間載入；
在檔案名稱或路徑僅在執行階段才知道時載入 SL；
匯出名稱僅在執行階段才知道的函式；
在沒有提供關聯的靜態程序庫（第三方程式碼）時使用 SL；
在關聯的靜態程序庫是為不同編譯器產生的時使用 SL。

使用 Lua 5.1 的傳統範例

當然，我們將會示範傳統的 Hello World! 範例。字串將會由 Lua 5.1 的直譯器輸出，並在 luaL_dostring 函數內部執行的。首先，示範使用自動 SL 載入的範例。你必須將它連結到相關的靜態函式庫（類似 -llua）。

#include "lua.h"
#include "lauxlib.h"
#include "lualib.h"

int main(int argc, char* argv[])
{
	lua_State* L;
	L = lua_open();
	luaL_openlibs(L);
	luaL_dostring(L, "print 'Hello World'");
	lua_close(L);
	return 0;
}

相同的範例，在 Windows 系統中使用一般的資料載入

#include <windows.h>
#include "lua.h"

typedef lua_State * (__cdecl *luaL_newstate_t) (void);
typedef void (__cdecl *luaL_openlibs_t) (lua_State *L); 
typedef int (__cdecl *luaL_loadstring_t) (lua_State *L, const char *s);
typedef int (__cdecl *lua_pcall_t) (lua_State *L, int nargs, int nresults, int errfunc);
typedef void (__cdecl *lua_close_t) (lua_State *L);

luaL_newstate_t   luaL_newstate_ptr;
luaL_openlibs_t   luaL_openlibs_ptr;
luaL_loadstring_t luaL_loadstring_ptr;
lua_pcall_t       lua_pcall_ptr;
lua_close_t       lua_close_ptr;

int main(int argc, char* argv[])
{
	lua_State* L;
	HMODULE module = LoadLibrary("lua5.1.dll");
	if(module == NULL)
		return 1;
	luaL_newstate_ptr   = (luaL_newstate_t)  GetProcAddress(module, "luaL_newstate");
	luaL_openlibs_ptr   = (luaL_openlibs_t)  GetProcAddress(module, "luaL_openlibs");
	luaL_loadstring_ptr = (luaL_loadstring_t)GetProcAddress(module, "luaL_loadstring");
	lua_pcall_ptr       = (lua_pcall_t)      GetProcAddress(module, "lua_pcall");
	lua_close_ptr       = (lua_close_t)      GetProcAddress(module, "lua_close");
	if(luaL_newstate_ptr == NULL || luaL_openlibs_ptr == NULL || lua_close_ptr == NULL
		|| luaL_loadstring_ptr == NULL || lua_pcall_ptr == NULL)
	  	return 1;
	
	L = luaL_newstate_ptr();
	luaL_openlibs_ptr(L);
	/* Cannot use macro luaL_dostring, because lua_pcall is renamed ! */
	luaL_loadstring_ptr(L, "print 'Hello World'") || lua_pcall_ptr(L, 0, LUA_MULTRET, 0);
	lua_close_ptr(L);
	return 0;
}

第二個版本有許多缺點

程式碼太長，而且有很多重複的部分；
我們無法利用 lua.h, lauxlib.h and lualib.h 內部的函數原型；
通常我們無法使用像 luaL_dostring 這類的巨集，因為它們是使用其他 API 函數來實作的，會在原始程式碼中重新命名；
在 typedef 的列行上非常容易出錯，例如忘記 __cdecl。

示範的第三個版本，使用提議的簡化方式。你必須將它與另一個 lua_dyn.c 檔案一起編譯：它可以是 gcc -o hello hello.c lua_dyn.c

#include <windows.h>
#include "lua_dyn.h"

#define LUA_PREFIX LuaFunctions.
lua_All_functions LuaFunctions;

int main(int argc, char* argv[])
{
	lua_State* L;
	HMODULE module = LoadLibrary("lua5.1.dll");
	if(!luaL_loadfunctions(module, &LuaFunctions, sizeof(LuaFunctions)))
		return 1;

	L = lua_open();
	luaL_openlibs(L);
	luaL_dostring(L, "print 'Hello World'");
	lua_close(L);
	return 0;
}

你可以看到，我們只需要變更標頭檔，實例化一個結構、定義一個巨集、載入函式庫，然後從 lua_dyn.c 呼叫一個外部函數 luaL_loadfunctions。接著，可以使用與在自動載入中相同的程式碼，包括所有巨集！

它是如何運作的？

Lua 指令碼 export_h.lua 用於從 Lua 5.1 標頭檔 lua.h、lauxlib.h 和 lualib.h 產生檔案 lua_dyn.h 和 lua_dyn.c。它可以在任何標準的 Lua 5.1 直譯器上執行。每次指令碼看到外部函數定義時，它就會用一個 typedef、函數結構中的一個欄位，以及一個 #define 來取代它。範例

LUA_API lua_State *(lua_newstate) (lua_Alloc f, void *ud);
LUA_API void       (lua_close) (lua_State *L);
LUA_API lua_State *(lua_newthread) (lua_State *L);

變成

typedef lua_State * (__cdecl *lua_newstate_t) (lua_Alloc f, void *ud);
typedef void (__cdecl *lua_close_t) (lua_State *L);
typedef lua_State * (__cdecl *lua_newthread_t) (lua_State *L);
...
typedef struct lua_All_functions
{
  lua_newstate_t          Newstate;
  lua_close_t             Close;
  lua_newthread_t         Newthread;
  ...
} lua_All_functions;
...
#define lua_newstate            LUA_PREFIX Newstate
#define lua_close               LUA_PREFIX Close
#define lua_newthread           LUA_PREFIX Newthread

結構 lua_All_functions 包含指向所有外部 Lua API 函數的指標。這允許在單一行中實例化所有函數指標：宣告靜態變數，或者使用 malloc 或使用 C++ 中的新增為它分配記憶體。它也簡化了初始化：單一函數呼叫至 luaL_loadfunctions 將會從函數名稱表匯出所有函數。巨集定義讓你能夠使用標準函數名稱，例如 lua_newstate，而不是結構存取，例如 luaFct.Newstate 或 m_pLuaF->Newstate。此外，它確保相容於建構在其他函數上的 API 巨集。為了編譯這個，你必須將 LUA_PREFIX 定義為 luaFct. 或 m_pLuaF->。由於原始函數宣告已從標頭中移除，因此不會發生命名衝突。

範例：在前一個範例中，第 16 行

luaL_dostring(L, "print 'Hello World'");

會被預處理器取代為以下程式碼

(LuaFunctions. LoadstringL(L, "print 'Hello World'") || LuaFunctions. Pcall(L, 0, (-1), 0));

這會編譯，因為 LuaFunctions 是 struct lua_All_functions 的靜態宣告。

自訂

提供的檔案 lua_dyn.c 與 lua_dyn.h 使用 Lua 5.1.2 標頭檔建置，且未經修改。出於這個原因，它可能適用於任何 Lua 解譯器的標準套件。已在 Windows 和 Linux 平臺上進行測試。如果您有不同的組態，請採取下列操作

編輯腳本檔上方的 export_h.lua。前 16 行是組態檔。您可能想要新增其他包含檔（給您的自訂函式庫），或調整 conf_defines 表格以反映 luaconf.h 中的參數；
前往 Lua 5.1 原始碼目錄（cd lua-5.1.2/src）；
從那裡執行 export_h.lua（lua export_h.lua）；
將產生的檔案 lua_dyn.* 移至您想要的任何位置。

如果您能重新編譯 Lua 共享函式庫，則您可能偏好於在該函式庫內編譯檔案 lua_dyn.c，這樣可以進一步簡化手動載入。若是如此，請將 loaderfct_indll 標記變更為 true，這會定義一個說明巨集 LUA_LOAD_FUNCTIONS。該巨集會從 Lua SL 手動載入函式 luaL_loadfunctions，然後在單一指令中呼叫它。

-- PatrickRapin

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最後編輯時間為 2007 年 12 月 6 日下午 2:20 GMT (差異)