Lua可作为扩展性语言（Lua可以作为程序库用来扩展应用的功能），同时也是个可扩展的语言（Lua程序中可以注册由其他语言实现的函数）。
C和Lua交互的部分称为C API。C API是一个C代码与Lua进行交互的函数集。他由以下部分组成：读写Lua全局变量的函数、调用Lua函数的函数、运行Lua代码片断的函数、注册C函数然后可以在Lua中被调用的函数，等等。
API中有些函数为了方便以宏的方式实现。
当在Lua和C之间交换数据时我们面临着两个问题：动态与静态类型系统的不匹配和自动与手动内存管理的不一致。解决办法是在C和Lua之间通信关键在于一个虚拟的栈。几乎所有的API调用都是对栈上的值进行操作，所有C与Lua之间的数据交换也都通过这个栈来完成。因为栈是由Lua来管理的，垃圾回收器知道那个值正在被C使用。
Lua以一个严格的LIFO规则（后进先出；也就是说，始终存取栈顶）来操作栈：
(1)当你调用Lua时，它只会改变栈顶部分。
(2)你的Ｃ代码却有更多的自由；更明确的来讲，你可以查询栈上的任何元素，甚至是在任何一个位置插入和删除元素。
在调用C API时有几个重要的头文件：
(1)lua.h：Lua基础函数库，lua_前缀
(2)lauxlib.h：辅助库，luaL_前缀，利用lua.h实现的更高层的抽象
(3)lualib.h：为了保持Lua的苗条，所有的标准库以单独的包提供，所以如果你不需要就不会强求你使用它们。头文件lualib.h定义了打开这些库的函数。例如，调用luaopen_io，以创建io table并注册I/O函数（io.read,io.write等等）到Lua环境中。
API用索引来访问栈中的元素。栈底为1，依次往上增加，也可用负数索引，-1表示栈顶元素。下面列出一些常用的C API函数：
lua_push*：压入栈元素
void lua_pushnil (lua_State *L);
void lua_pushboolean (lua_State *L, int bool);
void lua_pushnumber (lua_State *L, double n);
void lua_pushlstring (lua_State *L, const char *s, size_t length);
void lua_pushstring (lua_State *L, const char *s);
lua_to*：从栈中获得值。即使给定的元素类型不正确，调用这些函数也没问题。
int lua_toboolean (lua_State *L, int index);
double lua_tonumber (lua_State *L, int index);
const char * lua_tostring (lua_State *L, int index);
Lua_tostring函数返回一个指向字符串的内部拷贝的指针。你不能修改它（使你想起那里有一个const）。只要这个指针对应的值还在栈内，Lua会保证这个指针一直有效。当一个C函数返回后，Lua会清理他的栈，所以，有一个原则：永远不要将指向Lua字符串的指针保存到访问他们的外部函数中。
size_t lua_strlen (lua_State *L, int index)：返回字符串的实际长度。
int lua_checkstack(lua_State *L, int sz)：检查栈空间。默认有20个空闲的记录，lua.h中的LUA_MINSTACK宏定义了这个常量。
int lua_is... (lua_State *L, int index)：检查一个元素能否被转换成指定的类型。
int lua_type (lua_State *L, int idx)：返回栈中元素的类型；
const char* lua_typename(lua_State *L, int tp)：返回type对应的名字字符串，第二个参数为lua_type返回的类型
在lua.h头文件中，每种类型都被定义为一个常量：LUA_TNIL、LUA_TBOOLEAN、LUA_TNUMBER、LUA_TSTRING、LUA_TTABLE、LUA_TFUNCTION、LUA_TUSERDATA以及LUA_TTHREAD。
int lua_gettop (lua_State *L)：返回栈中元素个数，它也是栈顶元素的索引。
void lua_settop (lua_State *L, int index)：设置栈顶元素的索引，相当于设置栈的大小。如果开始的栈顶高于新的栈顶，顶部的值被丢弃。否则，为了得到指定的大小这个函数压入相应个数的空值（nil）到栈上。lua_settop(L,0)：清空堆栈。
#define lua_pop(L,n) lua_settop(L, -(n)-1)：宏定义，弹出n个元素。
void lua_pushvalue (lua_State *L, int index)：压入堆栈上指定索引的一个抟贝到栈顶，等于拷贝index处的元素，然后添加到栈顶。
void lua_remove (lua_State *L, int index)：移除指定索引的元素，并将其上面所有的元素下移来填补这个位置的空白。
void lua_insert (lua_State *L, int index)：移动栈顶元素到指定索引的位置，并将这个索引位置上面的元素全部上移至栈顶被移动留下的空隔。
void lua_replace (lua_State *L, int index)：从栈顶弹出元素值并将其设置到指定索引位置，没有任何移动操作。
下面来看一段Lua和C++简单交互的代码：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
extern "C"
{
#include <lua.h>
#include <lauxlib.h>
#include <lualib.h>
}
int main (void)
{
char buff[256];
int error;
lua_State *L = lua_open(); /* opens Lua */
luaL_openlibs(L);
while (fgets(buff, sizeof(buff), stdin) != NULL)
{
error = luaL_loadbuffer(L, buff, strlen(buff), "line") || lua_pcall(L, 0, 0, 0);
if (error)
{
fprintf(stderr, "%s", lua_tostring(L, -1));
lua_pop(L, 1);/* pop error message from the stack */
}
}
lua_close(L);
return 0;
}
上述代码在VS2010中正常运行，Lua使用5.1的版本，其中有几点需要注意的：
(1)lua5.0之前初始化库的用法如下：
luaopen_base(L); /* opens the basic library */
luaopen_table(L); /* opens the table library */
luaopen_io(L); /* opens the I/O library */
luaopen_string(L); /* opens the string lib. */
luaopen_math(L); /* opens the math lib. */
但5.0之后只需要一句话即可：
luaL_openlibs(L);
(2)需要添加依赖库：lua5.1.lib lua51.lib。
为了加深对上述C API的理解，看下面的这个例子：
// 从栈底到栈顶依次遍历整个堆栈
static void stackDump(lua_State* L)
{
int i;
int top = lua_gettop(L);
for(i = 1; i <= top; ++i)
{
int t = lua_type(L, i);
switch(t)
{
case LUA_TSTRING:
printf("‘%s‘", lua_tostring(L, i));
break;
case LUA_TBOOLEAN:
printf(lua_toboolean(L, i) ? "true": "false");
break;
case LUA_TNUMBER:
printf("‘%g‘", lua_tonumber(L, i));
break;
default:
printf("‘%s‘", lua_typename(L, t));
break;
}
printf(" ");
}
printf("\n");
}
int main(void)
{
lua_State* L = lua_open();
luaL_openlibs(L);
lua_pushboolean(L, 1);
lua_pushnumber(L, 10);
lua_pushnil(L);
lua_pushstring(L, "hello");
stackDump(L);
lua_pushvalue(L, -4);
stackDump(L);
lua_replace(L, 3);
stackDump(L);
lua_settop(L, 6);
stackDump(L);
lua_remove(L, -3);
stackDump(L);
lua_settop(L, -5);
stackDump(L);
return 0;
}
注意lua_replace首先会弹出栈顶元素，并且需要注意的是lua_replace(L, -1);语句会导致站顶元素弹出，其他元素不变。
Lua和C语言的交互——C API,布布扣,bubuko.com