Lua C API：在结构C中初始化变量矩阵
我正在尝试使用Lua C API创建一个userdata，其中有一个metatable关联，我将收集一个矩阵。
我不能得到的是如何将初始化矩阵的每个分量设置为零。
我正如我在此描述的那样编译我的Lua模块C代码。
我的C代码如下：
#include "lauxlib.h" #include "lua.h" typedef struct { LUA_NUMBER data[1][1]; int row; int col; }matrix; // Create a matrix full of zeros static int lb_newmatrix(lua_State *L) { // Variable declarations int i,j; matrix *temp; // Input checks if (lua_gettop(L)!=2) { lua_pushstring(L,"\n Two input required"); lua_error(L); } //--> Check I° index m riga luaL_checktype(L,1,LUA_TNUMBER); if (lua_tonumber(L,1) Check II° index n colonna luaL_checktype(L,2,LUA_TNUMBER); if (lua_tonumber(L,2)row = m; temp->col = n; // Matrix inizialization /* PROBLEM HERE */ for (i=1;i==m;i++) { for(j=1;j==n;j++) { temp->data[i][j] = 0; } } //------------------------------- // If I de-comment these line, // the matrix is written but // element with equal sum indices // rewrite!!! //------------------------------- // temp->data[1][1] = nbyte; // temp->data[1][2] = nbyte2; // temp->data[1][3] = 13; // temp->data[2][1] = nbyte2; // temp->data[2][2] = 22; // temp->data[2][3] = 23; // temp->data[3][1] = 31; // temp->data[3][2] = 32; // temp->data[3][3] = 33; // Link the userdata to the metatable "basic" luaL_getmetatable(L,"basic"); lua_setmetatable(L,-2); return 1; } static int lb_index(lua_State *L) { /* Check input Numbers */ if (lua_gettop(L)>3) { lua_pushstring(L,"\nOnly two inputs are needed:\n1) Point\n2) N° row\n3) N° col"); lua_error(L); } /* Check if the first input is userdata basic */ matrix *temp = (matrix *)luaL_checkudata(L,1,"basic"); /* I° index check ROW */ luaL_checktype(L,2,LUA_TNUMBER); if (lua_tointeger(L,2)temp->row) { lua_pushstring(L,"\n First index should be 1 to n"); lua_error(L); } /* II° index check COLUMN */ luaL_checktype(L,3,LUA_TNUMBER); if (lua_tointeger(L,3)temp->col) { lua_pushstring(L,"\n Second index should be 1 to m"); lua_error(L); } int row = lua_tointeger(L,2); int col = lua_tointeger(L,3); /* Insert the index value of userdata on top of the stack */ lua_pushnumber(L,temp->data[row][col]); return 1; } /********************** * MODULE DECLARATION * **********************/ static const struct luaL_Reg LuaBasic_f [] = {// {"NewMatrix",lb_newmatrix}, { "__index", lb_index}, { NULL, NULL}}; static const struct luaL_Reg LuaBasic_m [] = {// { NULL, NULL}}; LUA_API int luaopen_LuaBasic(lua_State *L) { /* Insert basic metatable "basic" into the stack */ luaL_newmetatable(L,"basic"); /* Copy the "basic" metatable and push it into the stack */ lua_pushvalue(L,-1); /* basic["__index"] = basic */ lua_setfield(L,-2,"__index"); /* register all the function into LuaBasic_m into the basic table metatable */ luaL_setfuncs(L,LuaBasic_m,0); luaL_newlib(L,LuaBasic_f); return 1; } 相关的Lua代码如下：
lb = require("LuaBasic") A = lb.NewMatrix(3,3) print(A) print("--------------") print(lb.__index(A,1,1)) print(lb.__index(A,1,2)) print(lb.__index(A,1,3)) print(lb.__index(A,2,1)) print(lb.__index(A,2,2)) print(lb.__index(A,2,3)) print(lb.__index(A,3,1)) print(lb.__index(A,3,2)) print(lb.__index(A,3,3)) print("--------------") print("row = "..lb.GetRow(A)) print("col = "..lb.GetCol(A))
我得到的输出是：
userdata: 007C2940 -------------- 1.#QNAN 1.#QNAN 1.#QNAN 1.#QNAN 1.#QNAN 1.#QNAN 1.#QNAN 1.#QNAN 1.#QNAN -------------- row = 3 col = 3
我不明白为什么我不能将零值写入初始化矩阵。
我做错了什么？
好吧，你怎么能找到答案？ 您可以启动调试器并查看内存中的数据。 或者……这是Lua，您可以扩展您的库以使其变得简单。 所以，如果你想跟随…（否则只是跳过引用块）
在
lb_newmatrix结束时（就在return之前），添加lua_pushinteger( L, nbyte );并改变return 1;return 2;。 （这只是方便，所以我们不必重新计算尺寸。）此外，添加static int lb_peek( lua_State *L ) { int nbytes = luaL_checkinteger( L, 2 ); char *data = (char*)luaL_checkudata(L,1,"basic"); lua_pushlstring( L, data, nbytes ); return 1; }并将该函数添加到
LuaBasic_m中{"peek",lb_peek}。 重新编译，启动Lua解释器并加载库。> m, size = lb.NewMatrix( 3, 3 ) -- make a small matrix > data = m:peek( size ) -- get the memory as a string > (("n "):rep(3*3).."II"):unpack( data ) -- and unpack the values 0.0 6.366e-314 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 0 81 -- (note: the trailing '81' is the offset of the next character in -- the string beyond what was read and not part of your data) -- so your matrix looks like: -- 0.0 6.366e-314 0.0 -- 0.0 0.0 0.0 -- 0.0 0.0 0.0 -- and has 0 rows and 0 columns (according to the data…)这看起来不正确……
6.366e-314应该不存在。 让我们来看看整数看起来像什么……> size/4 20 > (("I4"):rep(20)):unpack( data ) 0 0 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 81A-ha …你的矩阵尺寸在错误的地方！ （参见数据区中间的3,3？）
你告诉编译器有一个1×1的LUA_NUMBER数组……然后继续把它做大。 编译器发出的代码假定，给定matrix *m ， m->row位于*(m+sizeof(LUA_NUMBER[1][1]))但这就是你编写数据的地方……
因此，您需要更改struct域的顺序： 保持可变大小的部分最后！
typedef struct { int row; int col; LUA_NUMBER data[1][1]; } matrix;
更改，重新编译和重新启动Lua后，我们可以检查：
> m, size = lb.NewMatrix( 3, 3 ) > data = m:peek( size ) > ("II"..("n "):rep(3*3)):unpack( data ) 3 3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81这是一个适当的全零3×3矩阵。 现在让我们检查一下数据的位置。 因为我们不想一直重新编译以测试新的分配，所以添加
/* m[i][j] = v */ static int lb_set( lua_State *L ) { matrix *m = (matrix*)luaL_checkudata(L,1,"basic"); int i = luaL_checkinteger( L, 2 ); int j = luaL_checkinteger( L, 3 ); lua_Number v = luaL_checknumber( L, 4 ); m->data[i][j] = v; return 0; }并将
{"set",lb_set}到LuaBasic_m。 重新编译，重新加载：> m, size = lb.NewMatrix( 3, 3 ) > for i = 0, 2 do for j = 0, 2 do >> m:set( i, j, (i+1) + (j+1)/10 ) >> print( ("II"..("n "):rep(3*3)):unpack( m:peek( size ) ) ) >> end end 3 3 1.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 1.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 1.2 1.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 2.1 1.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 2.1 2.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 2.1 2.2 2.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 2.1 3.1 2.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 2.1 3.1 3.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 2.1 3.1 3.2 3.3 0.0 0.0 0.0 0.0 81嗯…看到任何模式？ :-)数据写入
data+((1*i)+j)*sizeof(lua_Number)，而不是data+((3*i)+j)*sizeof(lua_Number)（或任何矩阵的大小）。
再一次，你告诉编译器你有一个1×1数组。 （编译器并不关心你是在进行越界访问，事实上你可以写i[m->data][j]而不是m->data[i][j]你会得到完全相同的行为。）所以你不能让编译器为你做偏移计算，你必须手动完成。 声明一个二维数组只会妨碍，所以再次更改你的struct
typedef struct { int row; int col; LUA_NUMBER data[0]; } matrix;
（ [0]只是一个尾随变量大小的部分的约定。你可以说data[1] ，但这可能作为一个独立的struct有意义struct data[0]什么都没有，哪个没有作为一个固定大小的struct有意义 – 所以它相对清楚地传达（如果你知道这个约定），这应该是可变大小的。）
然后将所有出现的m->data[i][j]更改为m->data[m->col*i + j] 。 （只是尝试编译，编译器会为你需要调整的行给出错误。）
最后的测试：
> m, size = lb.NewMatrix( 3, 3 ) > for i = 0, 2 do for j = 0, 2 do >> m:set( i, j, (i+1) + (j+1)/10 ) >> print( ("II"..("n "):rep(3*3)):unpack( m:peek( size ) ) ) >> end end 3 3 1.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 1.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 1.2 1.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 1.2 1.3 2.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 0.0 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 0.0 0.0 0.0 81 3 3 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 0.0 0.0 81 3 3 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 0.0 81 3 3 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 81所以代码现在可以工作了。
测试任务的最后一个问题是您正在访问[1] ， [2] ， [3]而不是[0] ， [1] ， [2] 。 C完全是关于偏移并使用从零开始的索引。 第一个元素位于[0]而不是[1] ，最后一个元素位于[size-1]而不是[size] 。 虽然你可以分配一个（n + 1）x（m + 1）矩阵然后可以使用1 … n和1 … m，这会浪费空间（3×3不多，但如果矩阵变大则越来越多）。 因此，将代码调整为C约定可能更好。
您还必须修改Lua可见访问function，它们目前允许越界访问。 （ data[3][3]在3×3矩阵之外，“最外层”字段是data[2][2]或data[m-1][n-1] 。）你必须决定你是否我想坚持基于Lua /索引的约定（从1开始，索引从1到n）或基于C /偏移的约定（从0开始，从0到（n-1）的偏移）。 （如果要将其用于矩阵数学，那么选择基于0的索引/偏移可能会更好，因为某些算法和公式可能会假设这一点而您可能不想全部更改它们。）
这个问题与Lua没有直接关系; 它主要是一个C问题。 简而言之，当temp->data被动态分配时，你不能写temp->data[i][j] ，并希望它能工作，因为C编译器知道temp->data是1×1矩阵。
要解决这个问题，首先要定义
typedef struct { int row; int col; LUA_NUMBER data[1]; }matrix;
data是最后一个字段至关重要。
然后将矩阵中的位置i，j 线性地作为data[i*col + j] 。