Lua 与 C 的数据类型转换 - 表与结构体转换 - 复杂数据结构转换

Lua 与 C 的数据类型转换 - 表与结构体转换 - 复杂数据结构转换

在 Lua 和 C 进行交互的过程中，数据类型的转换是一个非常关键的问题。特别是对于复杂的数据结构，如 Lua 中的表和 C 中的结构体，实现它们之间的转换能够极大地增强两种语言之间的互操作性。本文将深入探讨 Lua 表和 C 结构体之间的转换，尤其是复杂数据结构的转换，并给出详细的演示代码。

1. 基础概念

1.1 Lua 表

Lua 中的表是一种非常强大且灵活的数据结构，它可以用来表示数组、字典等多种数据形式。表中的元素可以是任意类型，包括其他表。

1.2 C 结构体

C 语言中的结构体是一种用户自定义的数据类型，它可以将不同类型的数据组合在一起，形成一个新的数据单元。

2. 简单数据结构的转换示例

2.1 Lua 表转 C 结构体

假设我们有一个简单的 Lua 表，包含两个字段：name 和 age，我们要将其转换为 C 结构体。

#include <lua.h>
#include <lauxlib.h>
#include <lualib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 定义 C 结构体
typedef struct {
    char name[50];
    int age;
} Person;
// 从 Lua 表中获取数据并填充到 C 结构体
void luaTableToPerson(lua_State *L, Person *p) {
    // 获取 name 字段
    lua_getfield(L, -1, "name");
    if (lua_isstring(L, -1)) {
        const char *name = lua_tostring(L, -1);
        strcpy(p->name, name);
    }
    lua_pop(L, 1);
    // 获取 age 字段
    lua_getfield(L, -1, "age");
    if (lua_isnumber(L, -1)) {
        p->age = (int)lua_tonumber(L, -1);
    }
    lua_pop(L, 1);
}
int main() {
    lua_State *L = luaL_newstate();
    luaL_openlibs(L);
    // 创建 Lua 表
    lua_newtable(L);
    lua_pushstring(L, "John");
    lua_setfield(L, -2, "name");
    lua_pushnumber(L, 30);
    lua_setfield(L, -2, "age");
    Person p;
    luaTableToPerson(L, &p);
    printf("Name: %s, Age: %d\n", p.name, p.age);
    lua_close(L);
    return 0;
}

2.2 C 结构体转 Lua 表

// 将 C 结构体的数据填充到 Lua 表中
void personToLuaTable(lua_State *L, Person *p) {
    lua_newtable(L);
    lua_pushstring(L, p->name);
    lua_setfield(L, -2, "name");
    lua_pushnumber(L, p->age);
    lua_setfield(L, -2, "age");
}
int main() {
    lua_State *L = luaL_newstate();
    luaL_openlibs(L);
    Person p;
    strcpy(p.name, "John");
    p.age = 30;
    personToLuaTable(L, &p);
    // 从 Lua 表中获取数据并打印
    lua_getfield(L, -1, "name");
    const char *name = lua_tostring(L, -1);
    lua_pop(L, 1);
    lua_getfield(L, -1, "age");
    int age = (int)lua_tonumber(L, -1);
    lua_pop(L, 1);
    printf("Name: %s, Age: %d\n", name, age);
    lua_close(L);
    return 0;
}

3. 复杂数据结构的转换示例

3.1 包含嵌套表的 Lua 表转 C 结构体

假设我们有一个 Lua 表，包含一个人的信息和他的地址信息（地址信息也是一个表）。

#include <lua.h>
#include <lauxlib.h>
#include <lualib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 定义地址结构体
typedef struct {
    char street[50];
    char city[50];
} Address;
// 定义人结构体
typedef struct {
    char name[50];
    int age;
    Address address;
} PersonWithAddress;
// 从 Lua 表中获取地址信息并填充到 C 结构体
void luaTableToAddress(lua_State *L, Address *a) {
    lua_getfield(L, -1, "street");
    if (lua_isstring(L, -1)) {
        const char *street = lua_tostring(L, -1);
        strcpy(a->street, street);
    }
    lua_pop(L, 1);
    lua_getfield(L, -1, "city");
    if (lua_isstring(L, -1)) {
        const char *city = lua_tostring(L, -1);
        strcpy(a->city, city);
    }
    lua_pop(L, 1);
}
// 从 Lua 表中获取数据并填充到 C 结构体
void luaTableToPersonWithAddress(lua_State *L, PersonWithAddress *p) {
    // 获取 name 字段
    lua_getfield(L, -1, "name");
    if (lua_isstring(L, -1)) {
        const char *name = lua_tostring(L, -1);
        strcpy(p->name, name);
    }
    lua_pop(L, 1);
    // 获取 age 字段
    lua_getfield(L, -1, "age");
    if (lua_isnumber(L, -1)) {
        p->age = (int)lua_tonumber(L, -1);
    }
    lua_pop(L, 1);
    // 获取 address 字段
    lua_getfield(L, -1, "address");
    if (lua_istable(L, -1)) {
        luaTableToAddress(L, &(p->address));
    }
    lua_pop(L, 1);
}
int main() {
    lua_State *L = luaL_newstate();
    luaL_openlibs(L);
    // 创建地址表
    lua_newtable(L);
    lua_pushstring(L, "123 Main St");
    lua_setfield(L, -2, "street");
    lua_pushstring(L, "New York");
    lua_setfield(L, -2, "city");
    // 创建人表
    lua_newtable(L);
    lua_pushstring(L, "John");
    lua_setfield(L, -2, "name");
    lua_pushnumber(L, 30);
    lua_setfield(L, -2, "age");
    lua_pushvalue(L, -2); // 复制地址表
    lua_setfield(L, -2, "address");
    lua_pop(L, 1); // 弹出地址表
    PersonWithAddress p;
    luaTableToPersonWithAddress(L, &p);
    printf("Name: %s, Age: %d\n", p.name, p.age);
    printf("Address: %s, %s\n", p.address.street, p.address.city);
    lua_close(L);
    return 0;
}

3.2 C 结构体转包含嵌套表的 Lua 表

// 将地址结构体的数据填充到 Lua 表中
void addressToLuaTable(lua_State *L, Address *a) {
    lua_newtable(L);
    lua_pushstring(L, a->street);
    lua_setfield(L, -2, "street");
    lua_pushstring(L, a->city);
    lua_setfield(L, -2, "city");
}
// 将人结构体的数据填充到 Lua 表中
void personWithAddressToLuaTable(lua_State *L, PersonWithAddress *p) {
    lua_newtable(L);
    lua_pushstring(L, p->name);
    lua_setfield(L, -2, "name");
    lua_pushnumber(L, p->age);
    lua_setfield(L, -2, "age");
    addressToLuaTable(L, &(p->address));
    lua_setfield(L, -2, "address");
}
int main() {
    lua_State *L = luaL_newstate();
    luaL_openlibs(L);
    PersonWithAddress p;
    strcpy(p.name, "John");
    p.age = 30;
    strcpy(p.address.street, "123 Main St");
    strcpy(p.address.city, "New York");
    personWithAddressToLuaTable(L, &p);
    // 从 Lua 表中获取数据并打印
    lua_getfield(L, -1, "name");
    const char *name = lua_tostring(L, -1);
    lua_pop(L, 1);
    lua_getfield(L, -1, "age");
    int age = (int)lua_tonumber(L, -1);
    lua_pop(L, 1);
    lua_getfield(L, -1, "address");
    lua_getfield(L, -1, "street");
    const char *street = lua_tostring(L, -1);
    lua_pop(L, 1);
    lua_getfield(L, -1, "city");
    const char *city = lua_tostring(L, -1);
    lua_pop(L, 2);
    printf("Name: %s, Age: %d\n", name, age);
    printf("Address: %s, %s\n", street, city);
    lua_close(L);
    return 0;
}

4. 总结

通过以上的示例和总结，我们可以看到，虽然 Lua 表和 C 结构体之间的转换在复杂数据结构下会变得更加繁琐，但只要掌握了基本的方法和技巧，就可以实现高效、准确的转换。