Lua 与 C 的数据类型转换 - 数值转换 - 不同类型数据转换

在 Lua 与 C 语言的交互中，数据类型的转换是一个关键环节。特别是数值类型的转换，因为 Lua 和 C 有不同的数值表示方式，了解如何在它们之间进行正确的转换至关重要。本文将详细介绍 Lua 与 C 之间不同类型数值数据的转换，同时给出演示代码帮助理解。

1. Lua 和 C 的数值类型概述

Lua 数值类型

在 Lua 5.3 之前，Lua 只有一种数值类型 number，通常实现为双精度浮点数（double）。从 Lua 5.3 开始，Lua 引入了整数类型 integer 和浮点数类型 float，不过在 Lua 代码中使用时，它们的区别在很多场景下是透明的。

C 数值类型

C 语言有多种数值类型，常见的整数类型有 char、short、int、long、long long，浮点数类型有 float 和 double。不同的类型在不同的平台上可能有不同的字节大小。

下面是一个简单的表格总结了常见类型：
| 类型 | Lua 描述 | C 描述 |
| —— | —— | —— |
| 整数 | integer | char, short, int, long, long long |
| 浮点数 | number | float, double |

2. Lua 到 C 的数值转换

整数转换

当从 Lua 获取整数并转换为 C 的整数类型时，需要使用 Lua 的 C API 函数 lua_tointegerx。这个函数会尝试将 Lua 栈上指定位置的值转换为整数。

#include <lua.h>
#include <lauxlib.h>
#include <lualib.h>
#include <stdio.h>
// 从 Lua 获取整数并转换为 C 的 int 类型
void get_integer_from_lua(lua_State *L) {
    lua_pushinteger(L, 123);  // 将整数 123 压入 Lua 栈
    if (lua_isinteger(L, -1)) {
        lua_Integer lua_int = lua_tointegerx(L, -1, NULL);
        int c_int = (int)lua_int;
        printf("Converted Lua integer to C int: %d\n", c_int);
    }
    lua_pop(L, 1);  // 弹出栈顶元素
}
int main() {
    lua_State *L = luaL_newstate();
    luaL_openlibs(L);
    get_integer_from_lua(L);
    lua_close(L);
    return 0;
}

浮点数转换

使用 lua_tonumberx 函数可以将 Lua 栈上的值转换为 C 的 double 类型。

#include <lua.h>
#include <lauxlib.h>
#include <lualib.h>
#include <stdio.h>
// 从 Lua 获取浮点数并转换为 C 的 double 类型
void get_float_from_lua(lua_State *L) {
    lua_pushnumber(L, 3.14);  // 将浮点数 3.14 压入 Lua 栈
    if (lua_isnumber(L, -1)) {
        lua_Number lua_num = lua_tonumberx(L, -1, NULL);
        double c_double = (double)lua_num;
        printf("Converted Lua number to C double: %f\n", c_double);
    }
    lua_pop(L, 1);  // 弹出栈顶元素
}
int main() {
    lua_State *L = luaL_newstate();
    luaL_openlibs(L);
    get_float_from_lua(L);
    lua_close(L);
    return 0;
}

3. C 到 Lua 的数值转换

整数转换

使用 lua_pushinteger 函数可以将 C 的整数类型值压入 Lua 栈。

#include <lua.h>
#include <lauxlib.h>
#include <lualib.h>
#include <stdio.h>
// 将 C 的 int 类型转换为 Lua 整数
void push_integer_to_lua(lua_State *L) {
    int c_int = 456;
    lua_pushinteger(L, (lua_Integer)c_int);
    lua_setglobal(L, "my_int");  // 将栈顶元素设置为全局变量 my_int
    lua_getglobal(L, "my_int");
    lua_Integer lua_int = lua_tointegerx(L, -1, NULL);
    printf("Pushed C int to Lua and retrieved: %lld\n", (long long)lua_int);
    lua_pop(L, 1);
}
int main() {
    lua_State *L = luaL_newstate();
    luaL_openlibs(L);
    push_integer_to_lua(L);
    lua_close(L);
    return 0;
}

浮点数转换

使用 lua_pushnumber 函数可以将 C 的 double 类型值压入 Lua 栈。

#include <lua.h>
#include <lauxlib.h>
#include <lualib.h>
#include <stdio.h>
// 将 C 的 double 类型转换为 Lua 浮点数
void push_float_to_lua(lua_State *L) {
    double c_double = 2.718;
    lua_pushnumber(L, (lua_Number)c_double);
    lua_setglobal(L, "my_float");  // 将栈顶元素设置为全局变量 my_float
    lua_getglobal(L, "my_float");
    lua_Number lua_num = lua_tonumberx(L, -1, NULL);
    printf("Pushed C double to Lua and retrieved: %f\n", (double)lua_num);
    lua_pop(L, 1);
}
int main() {
    lua_State *L = luaL_newstate();
    luaL_openlibs(L);
    push_float_to_lua(L);
    lua_close(L);
    return 0;
}

4. 注意事项

溢出问题：当将较大的 Lua 整数转换为较小的 C 整数类型时，可能会发生溢出。例如，将一个 lua_Integer 类型的大整数转换为 char 类型时，就可能会丢失数据。
精度问题：在浮点数转换中，从 double 到 float 的转换可能会导致精度损失，因为 float 的精度低于 double。

通过上述的介绍和代码示例，你应该对 Lua 与 C 之间不同类型数值数据的转换有了更深入的理解。在实际开发中，要根据具体的需求和数据范围选择合适的转换方法，避免数据丢失和溢出问题。