C与Lua互相调用的时候，栈变化分析

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1 C调用Lua函数的堆栈变化

例子

Lua文件中的函数
 function testNewCounter2()

 return "第四个结果"

end 

C中的例子
void t_new(lua_State *aaa){

 }


     lua_pushstring(aaa, "feifei");

     lua_pushcfunction(aaa, t_new);
     const char *ccc= lua_tostring(aaa, -2);

     printf("倒数第二个的值为%s\n",ccc);

     lua_getglobal(aaa, "testNewCounter2");

     int iiiiif=lua_gettop(aaa);

     printf("现在栈内得数目=%d\n",iiiiif);

     lua_pcall(aaa, 0, 1, 0);

    int iiiii=lua_gettop(aaa);

    printf("执行函数之后现在栈内得数目=%d\n",iiiii);

    const char *ccfffc= lua_tostring(aaa, -3);//倒数第三个

    const char *ccfffc2= lua_tostring(aaa, -1);//倒数第一个，也就是lua函数的返回值

     printf("倒数第三个=%s\n",ccfffc);

     printf("倒数第一个，也就是lua函数的返回值=%s\n",ccfffc2);

运行结果如下：

倒数第二个的值为feifei

现在栈内得数目=3

执行函数之后现在栈内得数目=3

倒数第三个=feifei

倒数第一个，也就是lua函数的返回值=第四个结果

也就是说函数执行完了之后，首先是把自身弹出，然后把返回结果压住栈内，

而在函数压入之前的，比如feifei等，函数控制不了，也不会把他们弹出

下面给lua函数加一个参数试试，也就是lua文件的函数为

function testNewCounter2(para)

 return "第四个结果” .. para

end 

 lua_pushstring(aaa, "feifei");

     lua_pushcfunction(aaa, t_new);

     const char *ccc= lua_tostring(aaa, -2);

     printf("倒数第二个的值为%s\n",ccc);

     lua_getglobal(aaa, "testNewCounter2");

     lua_pushstring(aaa, "lua的参数");

     int iiiiif=lua_gettop(aaa);

     printf("现在栈内得数目=%d\n",iiiiif);

     lua_pcall(aaa, 1, 1, 0);

    int iiiii=lua_gettop(aaa);

    printf("执行函数之后现在栈内得数目=%d\n",iiiii);

    const char *ccfffc= lua_tostring(aaa, -3);//倒数第三个

    const char *ccfffc2= lua_tostring(aaa, -1);//倒数第一个，也就是lua函数的返回值

     printf("倒数第三个=%s\n",ccfffc);

     printf("倒数第一个，也就是lua函数的返回值=%s\n",ccfffc2);

返回结果：
倒数第二个的值为feifei

现在栈内得数目=4

执行函数之后现在栈内得数目=3

倒数第三个=feifei

倒数第一个，也就是lua函数的返回值=第四个结果lua的参数

和预期的一样，lua函数在执行完之后，会吧他自身和他的参数弹出，然后把返回结果压入栈中

2 Lua调用C函数的堆栈变化

首先lua文件中函数为

   
    function testNewCounter2(para)
        ccc=new222()
     end

c文件中的函数
int t_new(lua_State *aaa){

    int ffdsfdsf=lua_gettop(aaa );

    printf("函数私有栈的数目=%d\n",ffdsfdsf);

    lua_pushstring(aaa, "C函数的结果");

    int ffdsfdsffds=lua_gettop(aaa);

    printf("加入一个结果之后的函数私有栈的数目=%d\n",ffdsfdsffds);

    return 1;

}

备注：这里需要说明的一点是返回值为1，说明就一个返回结果，表示压入栈中的返回值数量。因此这个函数无需在压住结果之前清空栈，在他返回后，Lua会自动删除栈中结果之下的内容，就是说不管你加入几个元素进栈，只看返回结果，返回结果是几，就把几个加入到全局栈，其余的会清空，在函数返回完毕之后，函数内的私有栈也全部清空，在最后一步return数目的时候，确实是加入到了全局栈，而函数开始的时候，获取的参数第一个始终是传过来的参数，而不是全局栈中最顶上一个元素，这一点要区分开

调用代码如下：

 lua_pushstring(aaa, "feifei");

           lua_pushstring(aaa, "wenqian");

        lua_pushcfunction(aaa, t_new);

        lua_setglobal(aaa, "new222");

        lua_getglobal(aaa, "testNewCounter2");

        lua_pcall(aaa, 0, 0, 0);



        const char *ccc= lua_tostring(aaa, -1);

        printf("执行完函数之后倒数第一个=%s\n",ccc);

        const char *ccc2= lua_tostring(aaa, -2);

        printf("执行完函数之后倒数第二个=%s\n",ccc);

结果：
函数私有栈的数目=0

加入一个结果之后的函数私有栈的数目=1

执行完函数之后倒数第一个=wenqian

执行完函数之后倒数第二个=feifei

首先来看 t_new函数里面有一个私有栈，不受外部影响，他的栈里面就是传给他的参数。

然后看调用代码，第一和第二是加入两个字符串，然后注册t_new，然后调用

testNewcounter2，调用玩之后，栈弹出这个函数，因为函数没有返回值，所以此时栈内有两个，就是开始加入的两个字符串。

下面再看看让testNewCounter2返回结果时候的调用

这里只是修改lua文件中的方法，改为：
    function testNewCounter2( )

    ccc=new222()

     return "返回new222的结果" .. ccc

    end

开始调用
      lua_pushstring(aaa, "feifei");

        lua_pushstring(aaa, "wenqian");

        lua_pushcfunction(aaa, t_new);

        lua_setglobal(aaa, "new222");

        lua_getglobal(aaa, "testNewCounter2");

        lua_pcall(aaa, 0, 1, 0);



        const char *ccc= lua_tostring(aaa, -1);

        printf("执行完函数之后倒数第一个=%s\n",ccc);

        const char *ccc2= lua_tostring(aaa, -2);

        printf("执行完函数之后倒数第二个=%s\n",ccc2);

结果：
函数私有栈的数目=0

加入一个结果之后的函数私有栈的数目=1

执行完函数之后倒数第一个=返回new222的结果C函数的结果

执行完函数之后倒数第二个=wenqian

倒数第一个成了new222返回的结果，和预期的一样

Lua和c的交互中还有一个比较难理解的地方就是upvalue。upvalue实现了一种类似于C语言中静态变量的机制，这种变量只在一个特定的函数中可见。每当在Lua中创建一个函数时，都可以将任意数量的upvalue与这个函数相关联。每个upvalue都可以保存一个lua值。以后，在调用这个函数时，就可以通过伪索引来访问这些upvalue了
closure可以用一个函数代码来创建多个closure，每个closure可以拥有不同的upvalue。

下面得例子，在c语言中创建一个newCounter函数。这个函数是一个工厂函数，每次调用都返回一个新的账户函数

int newCounter(lua_State *aaa){

     lua_pushinteger(aaa, 0);

     lua_pushcclosure(aaa, &counter, 1);

     int fff=lua_gettop(aaa);

    printf("推入了closure之后，站内的数量=%d",fff);

    return 1;

}

static int counter(lua_State *aaa){

   int val=(int)lua_tointeger(aaa, lua_upvalueindex(1));

   int fdsfdsf= lua_gettop(aaa);

    printf("每次进入时栈的数量=%d",fdsfdsf);

    lua_pushinteger(aaa, ++val);

    lua_pushvalue(aaa, -1);

    lua_replace(aaa, lua_upvalueindex(1));

     int fdsfdsf11fds1= (int)lua_gettop(aaa);

    printf("最后栈的数量=%d",fdsfdsf);

     return 1;

}

在Lua文件中，函数如下：
function newCounterFactory()

  counterFun=newCounter();

 return counterFun()

end



function newCounterFactoryAgain()

 return counterFun()

end

C语言调用代码如下：
            lua_pushstring(aaa, "feifei");

            lua_pushstring(aaa, "wenqian");

            lua_pushcfunction(aaa, newCounter);

            lua_setglobal(aaa, "newCounter");

            lua_getglobal(aaa, "newCounterFactory");

            lua_pcall(aaa, 0, 1, 0);



            const char *ccc= lua_tostring(aaa, -1);

            printf("第一次调用倒数第一个值=%s\n",ccc);

            const char *ccc22= lua_tostring(aaa, -2);

            printf("第一次调用倒数第二个值=%s\n",ccc22);

           lua_getglobal(aaa, "newCounterFactoryAgain");

           lua_pcall(aaa, 0, 1, 0);

    

          const char *ccccc= lua_tostring(aaa, -1);

          printf("第二次调用倒数第一个值=%s\n",ccccc);

          const char *ccccc2= lua_tostring(aaa, -2);

          printf("第二次调用倒数第二个值=%s\n",ccccc2);

         const char *ccccc3= lua_tostring(aaa, -3);

        printf("第二次调用倒数第三个值=%s\n",ccccc3);

运行结果：
推入了closure之后，站内的数量=1

每次进入时栈的数量=0

最后栈的数量=1

第一次调用倒数第一个值=1

第一次调用倒数第二个值=wenqian

每次进入时栈的数量=0

最后栈的数量=1

第二次调用倒数第一个值=2

第二次调用倒数第二个值=1

第二次调用倒数第三个值=wenqian

从第二次调用可以看出，每一次counter()调用完了之后，确实是加入到了全局栈

现在分析一下特殊情况

第一：修改一下lua函数，让newCounterFactory只是返回counter函数，而不执行，如下：

function newCounterFactory()
  counterFun=newCounter();
  return counterFun
end
执行代码如下：
   lua_pushstring(aaa, "feifei");
            lua_pushstring(aaa, "wenqian");

            lua_pushcfunction(aaa, newCounter);
            lua_setglobal(aaa, "newCounter");
            lua_getglobal(aaa, "newCounterFactory");
            lua_pcall(aaa, 0,1, 0);
    
   
           auto ffdsfdsfdsfdsfff=lua_isfunction(aaa, -1);
           printf("是不是函数：%d\n",ffdsfdsfdsfdsfff);
           // lua_pcall(aaa, 0,1, 0);
    
            const char *ccc= lua_tostring(aaa, -1);
            printf("第一次调用倒数第一个值=%s\n",ccc);
            const char *ccc22= lua_tostring(aaa, -2);
            printf("第一次调用倒数第二个值=%s\n",ccc22);
           const char *ccc22222= lua_tostring(aaa, -3);
           printf("第一次调用倒数第二个值=%s\n",ccc22222);

运行结果：
推入了closure之后，站内的数量=1
是不是函数：1
第一次调用倒数第一个值=(null)
第一次调用倒数第二个值=wenqian
第一次调用倒数第二个值=feifei

分析得知，newCounter没有执行，因为newCounterFactory()只是返回了他，并把它加入了全局栈中，所以全局栈中第一个是
function。

那么我们现在我们知道现在newCounter函数是位于全局栈的顶部，那么我们可以执行一下他，调用代码如下：
 lua_pushstring(aaa, "feifei");
            lua_pushstring(aaa, "wenqian");

            lua_pushcfunction(aaa, newCounter);
            lua_setglobal(aaa, "newCounter");
            lua_getglobal(aaa, "newCounterFactory");
            lua_pcall(aaa, 0,1, 0);
    
   
           auto ffdsfdsfdsfdsfff=lua_isfunction(aaa, -1);
           printf("是不是函数：%d\n",ffdsfdsfdsfdsfff);
          —-执行以下栈顶函数
           lua_pcall(aaa, 0,1, 0);
    
            const char *ccc= lua_tostring(aaa, -1);
            printf("第一次调用倒数第一个值=%s\n",ccc);
            const char *ccc22= lua_tostring(aaa, -2);
            printf("第一次调用倒数第二个值=%s\n",ccc22);
           const char *ccc22222= lua_tostring(aaa, -3);
           printf("第一次调用倒数第二个值=%s\n",ccc22222);

运行结果如下：
推入了closure之后，站内的数量=1
是不是函数：1
每次进入时栈的数量=0
最后栈的数量=1
第一次调用倒数第一个值=1
第一次调用倒数第二个值=wenqian
第一次调用倒数第二个值=feifei

newCounter函数执行完毕，把他的参数和他自己出栈，然后压入他的返回值

那么返过来再看看最初的执行情况，就是newCounterFactory函数里面直接执行newCounter，这里在运行一遍结果
首先改一下lua代码
function newCounterFactory()
  counterFun=newCounter();
 -- return counterFun
 return counterFun()
end
调用代码如下：
    lua_pushstring(aaa, "feifei");
            lua_pushstring(aaa, "wenqian");

            lua_pushcfunction(aaa, newCounter);
            lua_setglobal(aaa, "newCounter");
            lua_getglobal(aaa, "newCounterFactory");
            lua_pcall(aaa, 0,1, 0);
    
   
           auto ffdsfdsfdsfdsfff=lua_isfunction(aaa, -1);
           printf("是不是函数：%d\n",ffdsfdsfdsfdsfff);
    
    
            const char *ccc= lua_tostring(aaa, -1);
            printf("第一次调用倒数第一个值=%s\n",ccc);
            const char *ccc22= lua_tostring(aaa, -2);
            printf("第一次调用倒数第二个值=%s\n",ccc22);
           const char *ccc22222= lua_tostring(aaa, -3);
           printf("第一次调用倒数第二个值=%s\n",ccc22222);

运行结果：

推入了closure之后，站内的数量=1
每次进入时栈的数量=0
最后栈的数量=1
是不是函数：0
第一次调用倒数第一个值=1
第一次调用倒数第二个值=wenqian
第一次调用倒数第二个值=feifei

和上个例子是一样得，只不过前者是在C里面执行了newCounter，而后者是在lua里面执行的，我认为他们都是一样的，虽然执行完了这个函数就出栈了，
在C语言中无法再次执行了，但是因为在lua中保存了他的一个引用【在哪里引用的？当newCounter执行过程中，lua_pushcclosure讲一个新的
closure留在了栈上，并以此作为newCounter的返回值，而在lua中的全局变量counterFun引用了他的返回值】，所以依然可以再次调用。

下面再看最后一种情况，验证函数里面加入栈的元素，到底对全局栈有什么影响

lua函数如下：
function newCounterFactory()
  counterFun=newCounter();
  return counterFun
 --return counterFun()
end
C中newCounter方法
int newCounter(lua_State *aaa){
   
   
      lua_pushstring(aaa, "001");
      lua_pushstring(aaa, "002");
      lua_pushinteger(aaa, 0);
      lua_pushcclosure(aaa, &counter, 1);
     int fff=lua_gettop(aaa);
    printf("推入了closure之后，站内的数量=%d\n",fff);
    return 1;
}
在这里，我们多推入了几个元素，但是还是返回一个

调用代码如下：
lua_pushstring(aaa, "feifei");
            lua_pushstring(aaa, "wenqian");

            lua_pushcfunction(aaa, newCounter);
            lua_setglobal(aaa, "newCounter");
            lua_getglobal(aaa, "newCounterFactory");
            lua_pcall(aaa, 0,1, 0);
    
   
            auto ffdsfdsfdsfdsfff=lua_isfunction(aaa, -1);
            printf("是不是函数：%d\n",ffdsfdsfdsfdsfff);
    
    
            const char *ccc= lua_tostring(aaa, -1);
            printf("第一次调用倒数第一个值=%s\n",ccc);
            const char *ccc22= lua_tostring(aaa, -2);
            printf("第一次调用倒数第二个值=%s\n",ccc22);
           const char *ccc22222= lua_tostring(aaa, -3);
           printf("第一次调用倒数第二个值=%s\n",ccc22222);

运行结果：
推入了closure之后，站内的数量=3
是不是函数：1
第一次调用倒数第一个值=(null)
第一次调用倒数第二个值=wenqian
第一次调用倒数第二个值=feifei

可以看到函数内入栈数目取决于返回值，返回值是几，就入栈几个，加到之前全局栈里面元素的上面，函数内其余的元素都会清除,而函数本身的私有栈也是全部清空了，
通过每次运行函数，在里面调用lua_gettop可以看得出来，私有栈不受全局栈影响，他的第一个参数永远是传入方法的第一个参数，而不是全局栈顶部的元素