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Lua是一个嵌入式的语言，它不仅可以是一个独立运行的程序，也可以是一个用来嵌入其它应用的程序库。
C API是一个C代码与Lua进行交互的函数集，它由以下几部分构成：
1、 读写Lua全局变量的函数；
2、 调用Lua函数的函数；
3、 运行Lua代码片段的函数；
4、 注册C函数后可以在Lua中被调用的函数；
在C和LUA之间交互的关键在于一个虚拟栈(virtual stack)，数据交互通过栈进行。操作数据时，首先将数据拷贝到栈上，然后获取数据，栈中的每个数据通过索引值进行定位，索引值为正时表示相对于栈底的偏移索引，索引值为负时表示相对于栈顶的偏移索引。索引值以1或 -1起始值，因此栈顶索引值永远为-1, 栈底索引值永远为1 。 "栈"相当于数据在Lua和C之间的中转地，每种数据都有相应的存取接口 。
另外，还可以使用栈来保存临时变量。栈的使用解决了C和LUA之间两个不协调的问题：
1、 Lua使用自动垃圾收集机制，而C要求显式的分配和释放内存；
2、 Lua使用动态数据类型，而C使用静态类型；
创建lua虚拟机
lua_State* lua_open();
lua_State *lua_newstate (lua_Alloc f, void *ud);
lua_newstate 创建一个新的、独立的Lua状态机，如果因为内存不足导致创建失败，返回NULL。参数f 指定内存分配函数，参数ud是传给f 函数的指针。
lua_open 没有指定内存分配函数的功能，不建议再使用。
关闭lua状态机
void lua_close(lua_State *L);
销毁Lua状态机的所有对象，回收分配的内存。
加载lua库
void luaL_openlibs(lua_State *L);
void luaopen_base(lua_State *L);
void luaopen_package(lua_State *L);
void luaopen_string(lua_State *L);
void luaopen_io(lua_State *L);
void luaopen_table(lua_State *L);
void luaopen_math(lua_State *L);
luaL_openlibs 在给定的Lua状态机中打开所有的标准Lua库；
编译/加载 lua代码
int luaL_dofile(lua_State *L, char *lua_script);
int luaL_dostring (lua_State *L, const char *str);
int lua_load (lua_State *L, lua_Reader reader, void *data,const char *chunkname);
int luaL_loadbuffer (lua_State *L, const char *buff, size_t sz, const char *name);
int luaL_loadfile (lua_State *L, const char *filename);
int luaL_loadstring (lua_State *L, const char *s);
luaL_dofile 加载并执行给定lua文件，成功返回0，错误返回1；
luaL_dostring 加载并执行给定string，成功返回0，错误返回1；
lua_load 加载一段chunk（但并不执行它），并将编译后的代码作为一个函数压入堆栈，如果发生错误，则将错误消息压入堆栈；
luaL_loadbuffer 从一个buffer中加载chunk；
luaL_loadfile从文件加载chunk；
luaL_loadstring从字符串加载chunk；
table操作
void lua_createtable (lua_State *L, int narr, int nrec);
void lua_newtable (lua_State *L);
void lua_settable (lua_State *L, int index);
void lua_gettable (lua_State *L, int index);
lua_createtable 创建一个空table并压入堆栈，它会为narr个数组风格元素，和nrec个记录风格元素预分配内存空间。
lua_newtable 创建一个空table，并压入stack，等价于 lua_createtable(L, 0, 0)；
lua_settable 相当于t[k]=v 操作，其中值t由参数index指定，v是栈顶，k是栈顶下一个元素；这个函数会将key和value都弹出栈；
lua_gettable 将t[k]压入堆栈，由参数index指定操作的table，k是栈顶元素。这个函数会弹出栈顶的key，并由t[k]代替；
metatable操作
int luaL_newmetatable (lua_State *L, const char *tname);
void luaL_getmetatable (lua_State *L, const char *tname);
int lua_setmetatable (lua_State *L, int index);
int luaL_getmetafield (lua_State *L, int obj, const char *e);
luaL_getmetatable 将栈中位于index的元素（table）的元表压入堆栈，如果index处取不到有效元表，该函数什么也不做；
lua_setmetatable 弹出栈顶，并将它作为index指定table的元表；
stack操作
void lua_pushnumber (lua_State *L, lua_Number n);
const char *lua_pushfstring (lua_State *L, const char *fmt, ...);
void lua_pushlightuserdata (lua_State *L, void *p);
void lua_pop(lua_State *L, int);
int lua_gettop (lua_State *L);
void lua_concat (lua_State *L, int n);
int lua_checkstack (lua_State *L, int extra);
void lua_getfield (lua_State *L, int index, const char *k);
void lua_getglobal(lua_State *L, char *name);
void lua_setfield (lua_State *L, int index, const char *k);
void lua_insert (lua_State *L, int index);
lua_pushlightuserdata 将一个用户自定义数据（用指针p表示）压入堆栈；
lua_gettop 返回栈中元素个数；
lua_concat 将栈顶开始的n个元素连接起来，并将它们出栈，然后将结果入栈；
lua_checkstack 用来检查stack的空间是否还有可用空间；
lua_getfield 将t[k]压入堆栈，t由参数index指定在栈中的位置；
lua_getglobal(L,s) 等价于 lua_getfield(L, LUA_GLOBALSINDEX, s)；
lua_setfield 相当于t[k]=v，t由参数index指定在栈中的位置，v是栈顶元素，改函数会将栈顶的value出栈；
lua_insert 移动栈顶元素到index指定的位置；
函数调用
void lua_call (lua_State *L, int nargs, int nresults);
int lua_pcall (lua_State *L, int nargs, int nresults, int errfunc);
int lua_cpcall (lua_State *L, lua_CFunction func, void *ud);
lua_call 调用函数，参数nargs指定函数参数个数，参数nresults指定返回值个数。首先，被调函数必须在栈中；其次，函数参数必须是按从左往右的顺序入栈的；函数调用时，所有函数参数都会弹出堆栈。函数返回时，其返回值入栈（第一个返回最最先入栈）。
lua_pcall 以保护模式调用函数，如果发生错误，捕捉它，并将错误消息压入栈，然后返回错误码。
lua_cpcall 以保护模式调用C函数func，参数ud指针指向一个用户自定义数据。
错误处理
int luaL_error (lua_State *L, const char *fmt, ...);
引发一个错误。
一个简单的例子：
// test.c #include <stdio.h> #include "lua.h" #include "lualib.h" #include "lauxlib.h" /*the lua interpreter*/ lua_State* L; int luaadd(int x, int y) { int sum; lua_getglobal(L,"add"); lua_pushnumber(L, x); lua_pushnumber(L, y); lua_call(L, 2, 1); sum = (int)lua_tonumber(L, -1); lua_pop(L,1); return sum; } int main(int argc, char *argv[]) { int sum; L = lua_open(); luaL_openlibs(L); luaL_dofile(L, "add.lua"); sum = luaadd(10, 15); printf("The sum is %d \n",sum); lua_close(L); return 0; }
注意：在C代码里面我们要引入三个头文件lua.h，lauxlib.h和lualib.h：
lua.h中定义的是最基础的API；
lauxlib.h中的函数都以luaL_开头，他们是比基础API更抽象的函数；
lualib.h中定义了打开标准类库的API，比如luaL_openlibs(L)。
程序开始用luaL_open()函数创建一个lua_State。lua_State中保存了Lua运行时的所有的状态信息（比如变量的值等），并且所有的Lua的C的API都有一个lua_newstate指针的参数。luaL_open函数会创建一个全新的Lua运行时状态，其中没有任何预先定义好的函数（包括最基本的print函数）。如果需要试用标准类库的话，只要调用luaL_openlibs(L)函数就打开标准类库就可以了。标准类库被分别封装在不同的包中，当你需要使用的时候再引入到代码中，这样做的好处是可以使Lua尽可能的小(嵌入式语言必须要小)，从而可以方便嵌入到其他语言中去。当Lua运行时状态和标准类库都准备完成后，就可以调用luaL_dofile(L,"test.lua")函数来执行Lua脚本。运行结束后，需要调用lua_close(L)来关闭Lua运行时状态。
被调用的test.lua文件：
-- test.lua function add(x,y) return x + y end
编译命令，实际命令需要根据自己的lua环境调整
gcc test.c -o test -llua-5.1 -I /usr/local/include/
执行./test命令的输出：
The sum is 25
另外一个操作table的例子：
int main()
{ lua_State *L = luaL_newstate(); luaL_openlibs(L); lua_newtable(L); lua_pushstring(L, "i am key"); lua_pushstring(L, "i am value"); lua_settable(L, -3); lua_pushstring(L, "i am key"); lua_gettable(L, -2); const char *str = lua_tostring(L, -1); printf("%s", str); lua_close(L); return 0; }
Lua在require模块的时候，除了搜索 "*.lua" 文件，也会搜索 "*.so" 文件，也就是说，Lua支持加载C/C++语言编译的动态库文件。
对于可被Lua调用的C函数而言，其接口必须遵循Lua要求的形式，即
typedef int (*lua_CFunction)(lua_State* L);
把要调用的C 函数注册到lua状态机中
void lua_register (lua_State *L, const char *name, lua_CFunction f);
lua_register 是一个宏：#define lua_register(L,n,f) (lua_pushcfunction(L, f), lua_setglobal(L, n))
其中，参数name是lua中的函数名，f 是C中的函数；
// foo.c #include "lua.h" #include "lualib.h" #include "lauxlib.h" static int add(lua_State *L) { int n = lua_gettop(L); /* number of arguments */ lua_Number sum = 0; int i; for (i = 1; i <= n; i++) { if (!lua_isnumber(L, i)) { lua_pushstring(L, "incorrect argument"); lua_error(L); } sum += lua_tonumber(L, i); } lua_pushnumber(L, sum/n); /* first result */ lua_pushnumber(L, sum); /* second result */ return 2; /* number of results */ } int luaopen_foo(lua_State *L) { lua_register(L, "add", add); return 1; }
注意：luaopen_MODULE 函数的后缀是有规则的，必须是模块名称，而lua_register的第二个参数是供Lua代码调用的函数名称，第三个参数是当前C函数；
OK，现在把C代码编译成动态库：
gcc foo.c -shared -fPIC -o foo.so -llua-5.1 -I /usr/local/include/
然后在lua代码里面可以加载该模块：
require("foo")
这条命令会自动加载foo.so库，并调用其中的 luaopen_foo 函数，然后执行里面的函数注册代码，这样接下来就能直接使用那些注册到Lua状态机里面的C函数了。
print(add(14,25,15))
输出结果：
18 54
参考文档：
http://www.lua.org/manual/5.1/manual.html
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原文地址：http://www.cnblogs.com/chenny7/p/3993456.html
