C#、C、Lua分别有不同的异常处理机制，在跨语言函数调用的时候，必须要正确的处理异常，否则会导致堆栈错误、内存泄露、程序崩溃等问题。tolua对此做了非常全面的安全处理，值得我们去学习。如果我们要自己去做一些C层面的扩展，也必须要对这些底层原理熟记于心，才能避免各种诡异问题。

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文章目录

C#调用Lua函数

LuaException

Lua调用C#方法

注册C#函数

调用C#函数

C#调用Lua函数

C#调用Lua函数的时候，必须使用lua_pcall接口进行调用。因为lua_pcall会拦截C语言层面的异常，确保异常不会破坏掉C#解释器的堆栈。

lua_pcall API说明：

int lua_pcall (lua_State *L, int nargs, int nresults, int error);

参数名称

说明

L

Lua解释器指针

nargs

参数数量

nresults

返回值数量

error

异常处理函数句柄。也就是处理函数在Lua栈上的索引

如果函数调用成功，返回0，并且在Lua栈push上nresults个结果(如果实际结果不足，会push nil)；否则，返回相应的错误码，并且在Lua栈push上错误原因的字符串。不管是否执行成功，lua_pcall都会把push的函数和nargs个参数从栈顶清除。

如果指定了错误处理函数，在函数调用失败的时候，Lua会调用该错误处理函数来处理错误原因。通常情况下，我们可以传入debug.traceback函数，这样可以得到函数调用堆栈。

ToLua在BeginPCall的时候，会将错误处理函数traceback和要调用的函数压栈。在PCall的时候，如果函数调用出错，则向C#层面抛出异常LuaException。

C# LuaState类部分源码：

// 将错误处理函数和要调用的函数压栈

public int BeginPCall(int reference)

{

return LuaDLL.tolua_beginpcall(L, reference);

}

// 执行函数调用

public void PCall(int args, int oldTop)

{

if (LuaDLL.lua_pcall(L, args, LuaDLL.LUA_MULTRET, oldTop) != 0)

{

string error = LuaToString(-1);

throw new LuaException(error, LuaException.GetLastError());

}

}

// 清理堆栈

public void EndPCall(int oldTop)

{

LuaDLL.lua_settop(L, oldTop - 1);

}

LuaException

LuaException同时记录了Lua层的异常信息和C#层的信息，如果要做异常上报和分析，需要了解LuaException的结构。

public class LuaException : Exception

{

public LuaException(string msg, Exception e = null);

//返回异常产生时的C#堆栈

public override string StackTrace;

//返回最近一次的Lua异常

public static Exception GetLastError();

}

构造函数参数

说明

msg

通常是错误原因加上Lua堆栈。如果是Lua端出了异常，msg为Lua端的错误原因和Lua堆栈。如果是C#端出了异常，msg是C#异常名称和Lua堆栈，如果要看C#端的堆栈，需要修改C#的toluaL_exception，从异常对象中获取完整的异常信息。

e

上一个异常对象。可以是C#异常，也可以是Lua抛出的异常。因为函数可能会递归调用，底层的异常需要一层层的向外抛。

Lua调用C#方法

C#方法在注册到Lua的时候，有两个步骤：

先在C#层生成一个静态的C# Wrap函数，并传递给C语言层；

然后在C语言层面经过一层函数包装(tolua_closure)，生成一个新的闭包函数，然后在注册到Lua表中。

当Lua层调用C#函数的时候，也是两个步骤：

先调用C函数tolua_closure(之前注册时生成的的闭包函数)；

tolua_closure内部会调用真正的C# Wrap函数。

如果调用C#的过程中出现了异常，则tolua_closure会将这个C#的异常信息，用lua_error抛给Lua。

注册C#函数

C#函数在push给Lua的时候，会调用接口tolua_pushcfunction，将执行结果标记和C#函数作为tolua_closure的闭包参数(upvalue)。

tolua_pushcfunction源码：

//hack for luac, 避免luac error破坏包裹c#函数的异常块(luajit采用的是类似c++异常)

LUA_API int tolua_pushcfunction(lua_State *L, lua_CFunction fn)

{

// 第1个闭包参数：结果标记。为true表示函数执行过程中出了异常

lua_pushboolean(L, 0);

// 第2个闭包参数：要包装的C#函数

lua_pushcfunction(L, fn);

// 生成闭包函数

lua_pushcclosure(L, tolua_closure, 2);

return 0;

}

lua_pushcclosure API说明：

void lua_pushcclosure (lua_State *L, lua_CFunction fn, int n);

参数名称

说明

L

Lua解释器指针

fn

C函数指针

n

n个闭包变量(upvalue)

生成一个新的闭包函数放到栈顶。可以指定n个闭包参数，参数需要先push到栈顶(第一个参数要第一个push)。在闭包函数中，通过函数lua_upvalueindex(index)来获取闭包参数的索引，然后调用其他lua api来获取或设置值。

调用C#函数

Lua中调用C#函数的时候，实际上调用的是闭包函数tolua_closure。tolua_closure取到tolua_pushcfunction传入的闭包参数，也就是真正的C#函数指针，然后调用C#函数。

tolua_closure源码：

int tolua_closure(lua_State *L)

{

// 拿到闭包变量2，也就是真正的C#函数

lua_CFunction fn = (lua_CFunction)lua_tocfunction(L, lua_upvalueindex(2));

// 调用C#函数

int r = fn(L);

// 如果C#函数中出现异常

if (lua_toboolean(L, lua_upvalueindex(1)))

{

// 恢复异常标记，确保不会影响下一次函数调用

lua_pushboolean(L, 0);

lua_replace(L, lua_upvalueindex(1));

// 将异常抛给Lua解释器

return lua_error(L);

}

return r;

}

C# Wrap函数都必须处理所有的C#异常，然后将异常信息通过toluaL_exception传递给C层：

public static int toluaL_exception(IntPtr L, Exception e)

{

LuaException.luaStack = new LuaException(e.Message, e, 2);

return tolua_error(L, e.ToString());

}

tolua_error向当前正在执行的C闭包函数写入错误标记，当前函数执行完毕后，由tolua_closure来检查执行结果：

int tolua_error(lua_State *L, const char *msg)

{

// 将错误标记(true)赋值给第一个闭包变量

lua_pushboolean(L, 1);

lua_replace(L, lua_upvalueindex(1));

// 返回错误原因

lua_pushstring(L, msg);

return 1;

}