C++内でLuaをインタプリタのように動作させるための調査(まだ未実装)

僕のISSはインタプリタとしてLuaを使用しているが、起動時にLuaファイルを指定するとそこから一方的に実行が始まるだけで、例えばデバッグモードのように一旦停止してレジスタをダンプする、などの動作を挿入することができない。 そのような動作は、全てスクリプトに予め書いておかなければならないのだ。 これは不便なので、Luaを利用してどのようにそれを実現するのかを調査してみた。

一方、Pythonの場合は前の記事に書いた、Py_Main()を利用すればいいということは分かっている。Luaでも、同じことができるはずだ。

msyksphinz.hatenablog.com

いろいろ調査していった結果、まずはLuaのソースコードを参照するのが手っ取り早いということが分かってきた。 まずは、Lua5.2のソースコードを読んで、何が起きているのかを見てみよう。

Lua 5.2.4 source code - lua.c

ソースコードにはmain()が挿入されているが、キモになるのは、引数が何も指定されていなかった場合、これは条件分岐を追い掛けていくと、

static int pmain (lua_State *L) {
  int argc = (int)lua_tointeger(L, 1);
  char **argv = (char **)lua_touserdata(L, 2);
  int script;
  int args[num_has];
  args[has_i] = args[has_v] = args[has_e] = args[has_E] = 0;
  if (argv[0] && argv[0][0]) progname = argv[0];
  script = collectargs(argv, args);
  if (script < 0) {  /* invalid arg? */
    print_usage(argv[-script]);
    return 0;
  }
  if (args[has_v]) print_version();
  if (args[has_E]) {  /* option '-E'? */
    lua_pushboolean(L, 1);  /* signal for libraries to ignore env. vars. */
    lua_setfield(L, LUA_REGISTRYINDEX, "LUA_NOENV");
  }
  /* open standard libraries */
  luaL_checkversion(L);
  lua_gc(L, LUA_GCSTOP, 0);  /* stop collector during initialization */
  luaL_openlibs(L);  /* open libraries */
  lua_gc(L, LUA_GCRESTART, 0);
  if (!args[has_E] && handle_luainit(L) != LUA_OK)
    return 0;  /* error running LUA_INIT */
  /* execute arguments -e and -l */
  if (!runargs(L, argv, (script > 0) ? script : argc)) return 0;
  /* execute main script (if there is one) */
  if (script && handle_script(L, argv, script) != LUA_OK) return 0;
  if (args[has_i])  /* -i option? */
    dotty(L);
  else if (script == 0 && !args[has_e] && !args[has_v]) {  /* no arguments? */
    if (lua_stdin_is_tty()) {
      print_version();
      dotty(L);
    }
    else dofile(L, NULL);  /* executes stdin as a file */
  }
  lua_pushboolean(L, 1);  /* signal no errors */
  return 1;
}

dotty()という関数を呼んでいることが分かる。また、これは同様に-iオプションでも動作することが分かった。

これをコンパイルして、実行してみよう。このソースをそのままダウンロードして、コンパイルしてみる。 ちなみに、Ubuntuで実行した場合は、includeの位置をちょっと書き換えてやる必要があった。

#include "lua5.2/lua.h"

#include "lua5.2/lauxlib.h"
#include "lua5.2/lualib.h"

さらに、g++(C++)でコンパイルするときは、lua.hではなくlua.hppを使うように変更する。

#include "lua5.2/lua.hpp"

#include "lua5.2/lauxlib.h"
#include "lua5.2/lualib.h"

gcc lua_interpreter.c -o lua_interpreter -llua5.2
./lua_interpreter
Lua 5.2.3  Copyright (C) 1994-2013 Lua.org, PUC-Rio
> print 'Hello'
Hello
>

お、いいね。インタフェースも分かったし、次はこれをISSに移植してみよう。