C++ 编译 Lua 从而使 Lua 利用 C++ 异常

唐伯虎

Lua 源码文件 ldo.c 中有如下说明：

LUAI_THROW/LUAI_TRY define how Lua does exception handling. By default, Lua handles errors with exceptions when compiling as C++ code

搜索使用 C++ 编译 Lua 时，也有提到使用 C++ 异常： According to the Lua Wiki, if Lua 5.1 or later is compiled as C++, it will use C++ exceptions. 。
阅读这篇博客时，云大也提到：

看 ldo.c 前面的 LUAI_THROW LUAI_TRY 等宏就是做的这个事情。所以，如果你用 C++ 做宿主语言，就应该用 C++ 编译器编译 Lua 库。

并且在下面一段中的一句话给出了如果用 C++ 做宿主语言，应该用 C++ 编译 Lua 的原因：

Lua 在内部发生异常时，VM 会在 C 的 stack frame 上直接跳至之前设置的恢复点，然后 unwind lua vm 层次上的 lua stack 。lua stack （CallInfo 结构）在捕获异常后是正确的，但 C 的 stack frame 的处理未必如你的宿主程序所愿。也就是 RAII 机制很可能没有被触发。

上面这段话的意义在于在 Lua 中使用 C++ 异常，如果 Lua 抛出异常，此时走 C++ 异常机制，可确保对象被正确销毁，即析构函数被调用，也就保证了 RAII 机制。
举个例子，如下代码片段，在创建 C++ 对象 t 后发生了异常，此时使用 C++ 编译的 Lua 库，可保证 t 的析构函数会被调用。

static int
test_func(lua_State *L) {
Test t;
luaL_error("there is an error here"); // 模拟 Lua C API 抛出异常
}

下面测试使用 C 和 C++ 编译的 Lua 库，来验证对象的析构函数是否会被调用。

  

• 编译 Lua 。
  

编译 C 版本 Lua 库：make linux 。库名为 liblua.a 。
编译 C++ 版本 Lua 库：make linux CC="g++" 。修改库名为 libluacc.a 。

  

• 编写 C++ 宿主程序，并编译。
  

#include <iostream>
#include <string>
#ifndef LUA_CLIB
#include <lua/lua.h>
#include <lua/lualib.h>
#include <lua/lauxlib.h>
#else
#include <lua/lua.hpp>
#endif
using namespace std;
class Test {
public:
  Test()
  {
    cout << "Test ctor:" << this << endl;
  }
  ~Test()
  {
    cout << "Test dctor:" << this <<endl;
  }
};
static int
entry(lua_State *L) {
  cout << "enter entry" << endl;
  Test t;
  luaL_error(L, "there is an error");
  cout << "exit entry" << endl;
  return 0;
}
int
main() {
  lua_State *L = luaL_newstate();
  lua_pushcfunction(L, entry);
  if (lua_pcall(L, 0, 0, 0)) {
    cout << "pcall error:" << lua_tostring(L, -1) << endl;
  }
  cout << "after function entry" << endl;
  lua_close(L);
  return 0;
}

Makefile 如下：

tc:
g++ -Wall -g -DLUA_CLIB -o tc main.cc ./liblua.a
tcc:
g++ -Wall -g -o tcc main.cc ./libluacc.a
clean:
rm -f tc
rm -f tcc

  

• 运行 Lua 的 C 版本库对应的可执行文件 tc 和 Lua 的 C++ 版本库对应的可执行文件 tcc 。
  

运行 tc 输出如下：

$ ./tc
enter entry
Test ctor:0x7ffdfd7b4677
pcall error:there is an error
after function entry

运行 tcc 输出如下：

$ ./tcc
enter entry
Test ctor:0x7ffd25d86e47
Test dctor:0x7ffd25d86e47
pcall error:there is an error
after function entry

可发现运行 tcc 时，对象 t 的析构函数执行了。
总之，要小心处理 Lua 中的异常，特别是在 C++ 中。在 C++ 中，即使 Lua 中的异常使用了 C++ 异常，要捕获 Lua 中抛出的异常，也只能通过 lua_pcall 或者 lua_resume 而不能使用 try catch 。详情阅读这里。