首先定义一个数据体

typedef struct NumArray{
    int content[256];
    int size = 256;
} NumArray;

然后定义各种方法。

new方法

开辟一块内存并把地址传给array。然后就可以在c++这边初始化array了。后面那一句是设置metatable的，在这里姑且先理解为找出一个叫做TYPE_LUA_ARRAY的metatable然后设置给本userdata。

int newArray(lua_State *L){
    NumArray *array = (NumArray*)lua_newuserdata(L, sizeof(NumArray));
    array->size = 256;
    for (auto i = 0; i != array->size; i++){
        array->content[i] = 0;
    }

    // find out the metatable that created in the function `luaopen_array`
    // which content the method 'get' and 'set'.
    luaL_getmetatable(L, TYPE_LUA_ARRAY); // metatable's at the top
    lua_setmetatable(L, -2);

    return 1;
}

操作方法

几个点要注意一下。

• 传进来的参数必须要是lua_State *类型，返回必须是int类型
• 先取参数，先来的参数在靠近栈底的地方，后来的在栈顶
• 操作之后如果有返回值，把返回值放到栈顶
• 返回代表操作的返回个数
• 第一个参数一般为userdata，取出来后用lua_touserdata转成void*类型的指针，然后再转成对应的指针

int setArray(lua_State *L){
    NumArray *array = (NumArray*)lua_touserdata(L, -3);
    int index = lua_tointeger(L, -2);
    int value = lua_tointeger(L, -1);
    if (index >= (array->size - 1) || index < 0){
        print_in_lua(current_lua_state, "index out of bound");
        return 0;
    }
    array->content[index] = value;
    return 0;
}

int array2string(lua_State *L){
    NumArray *array = (NumArray*)lua_touserdata(L, -1);
    string ret = string("array content: ");
    int index = 0;
    for (auto value : array->content){
        if (value == 0){
            continue;
        }
        ret = ret + to_string(value) + ",\t";
        index++;
        if (index >= 15){
            ret = ret + "\n";
            index = 0;
        }
    }
    lua_pushstring(L, ret.c_str());
    return 1;
}

int getArray(lua_State *L){
    NumArray *array = (NumArray*)lua_touserdata(L, -2);
    int index = lua_tointeger(L, -1);
    int value = array->content[index];
    lua_pushinteger(L, value);
    return 1;
}

int size(lua_State *L){
    NumArray *array = (NumArray*)lua_touserdata(L, -1);
    lua_pushinteger(L, (int)(array->size));
    return 1;
}

注册

lib

lib分为两部分，一部分为静态函数，一部分为成员函数

static const struct luaL_reg arraylib_f[] = {
    {"new", newArray},
    { nullptr, nullptr },
};

static const struct luaL_reg arraylib_m[] = {
    { "set", setArray },
    { "get", getArray },
    { "size", size },
    { "__tostring", array2string },
    { nullptr, nullptr },
};

注册lib

1. 首先放一个新的metatable
2. 注册成员函数lib，第二个参数为nullptr代表着注册到栈顶的表里面去
3. 把metatable的__index等同于get方法，把__newindex等同于set方法。这样做的好处是可以在lua中使用t[key] = value的方法来调用set，用t[key]来调用get

上面一部分被我注释掉的代码可以把metatable的__index方法设置为metatable自己。

int luaopen_array(lua_State *L){
    luaL_newmetatable(L, TYPE_LUA_ARRAY);
    //lua_pushstring(L, "__index");
    //lua_pushvalue(L, -2); // stack: (top->) metatable, "__tostring", metatable
    //lua_settable(L, -3); // result: metatable.__index = metatable

    // stack: (top->) metatable
    luaL_openlib(L, nullptr, arraylib_m, 0); // register with the metatable at the stack top

    lua_pushstring(L, "__index"); // 
    lua_pushstring(L, "get"); // result: (top->) "get", "__index", metatable
    lua_gettable(L, -3); // result: top-> (the function)__index, "get", metatable
    lua_settable(L, -3); // result: metatable.get = metatable.__index
    // stack: (top->)metatable

    // to make __newindex = set
    lua_pushstring(L, "__newindex"); 
    lua_pushstring(L, "set"); 
    lua_gettable(L, -3);
    lua_settable(L, -3);

    luaL_openlib(L, "numarray", arraylib_f, 0);
    return 0;
}

最后在lua代码里可以实现这种效果

local aArray = numarray.new(); // aAarry的类型是userdata
aArray[0] = 999;
print(aArray[0]) // output: 999
print(aArray) // automatically call the "__tostring" function