Visual Stduio 2019を使って、AviUtlで使えるDLLをつくる方法を備忘録として残します。

準備
プロジェクトの設定
コーディング
インクルード
関数
後始末
ビルド
AviUtlで使う

準備

Visual Studio 2019 は、あらかじめ用意しておきましょう。
ここからlua5_1_4_Win32_dll8_lib.zipをダウンロードして、解凍しておきます。

それができたら、「新しいプロジェクトの作成」からC++の「空のプロジェクト」を選択します。
プロジェクトができたら、ソリューションエクスプローラーからソースファイルを右クリックして、cppファイルを作っておきます。

プロジェクトの設定

プロジェクト名を右クリックして、プロパティを開きます。

全般

構成の種類をダイナミックライブラリ(.dll)に変更

詳細

ターゲットファイルの拡張子を.dllに変更

C/C++

全般

追加のインクルードディレクトリに、先程ダウンロードしたLuaの中にあるincludeフォルダを指定します。

リンカー

全般

追加のライブラリディレクトリにlua51.libのある場所を指定します。

入力

追加の依存ファイルにlua51.libを追加します。

コーディング

今回はtest_moduleという名前のプロジェクトだと仮定して、ソースコードを書いていきます。
以下が最低限のソースファイルです。

Source.cpp

#include <lua.hpp>

int test_func(lua_State* L){
	//ここにコード

	return 0;
}

static luaL_Reg functions[] = {
	{"test_func", test_func},
	{ nullptr, nullptr }
};

extern "C" {
	__declspec(dllexport) int luaopen_test_module(lua_State* L) {
		luaL_register(L, "test_module", functions);
		return 1;
	}
}

インクルード

インクルードは、lua.hppを指定します。

#include <lua.hpp>

関数

LuaとC++では、関数を直接呼び出したりすることはできません。
そのため、lua_State*という引数を用いて、データをやり取りします。

int test_func(lua_Sate* L){
	//ここにコード

	return 0;
}

後述しますが、最後のreturnには、Luaに渡す返り値の数を指定します。

引数と返り値のやり取り

前述したとおり、LuaとC++は直接関数を呼び出すことはできません。
そのため、スタックという概念を使用して、データをやり取りしています。

スタックについては、Wikipediaでも参照してください。
簡単に言うと、後入れ先出し__のデータ構造のことを言います。
スタックにデータを入れることを__プッシュ、スタックに積まれたデータを取り出すことを__ポップ__といいます。
ちなみに、スタックのインデックス（場所）は、下から1、2、3 または __上から-1、-2、-3__と数えます

以下のsum関数を例にしてみます。

int sum(lua_Sate* L){
   int num1 = lua_tonumber(L, 1);    //スタックの一番下から値を取得
   int num2 = lua_tonumber(L, 2);    //スタックの下から2番目の値を取得

   lua_pushinteger( L, num1+num2 );    //スタックに計算結果をプッシュ
   return 1;    //スタックからLuaに渡す返り値の数
}

このsum関数をAviUtl上で呼び出すと、

@test.anm

require("test_module")
local num1, num2 = 1, 2
local ans = test_module.sum(num1, num2) --sum関数を呼び出し

debug_print(ans) --ansを表示

結果は3になります。

なにが起こっているのかと言うと、
① AviUtl（Lua）側からtest_module.dllのsum関数を呼び出し
② スタックに1と2が積まれる

③ スタックから値を取得し、test_module内の変数に代入

④ num1とnum2を計算し、結果の値をスタックにプッシュ

⑤ スタックの1番上の値を、AviUtl（Lua）に返す

具体的には、
lua_to〇〇(lua_State*, int index)：　スタックのindex番の値を取得
lua_push〇〇(lua_State*, value)：　　スタックの一番上にvalueをプッシュ
という関数で、これらのことを行っています。

最後のreturn 1;は、Luaに渡す返り値の数を指定します。
（正確には、スタックから値を読み込むときに、上から何番目まで読み込むかを指定しています）

Luaから渡された引数の判別

渡された引数を判別するには、lua_type(lua_State* , int index)関数を使います。
これは、スタックのindex番にある値の型を返してくれる関数です。
返り値はintですが、defineされているので、以下の定数も使用できます。

Lua上での型	lua_typeの返り値の型
nil	LUA_TNIL
number	LUA_TNUMBER
boolean	LUA_TBOOLEAN
string	LUA_TSTRING
table	LUA_TTABLE
function	LUA_TFUNCTION
userdata	LUA_TUSERDATA
thread	LUA_TTHREAD
lightuserdata	LUA_TLIGHTUSERDATA

以下が引数の型判別のサンプルコードです。

int num;

if (lua_type(L, 1) == LUA_TNUMBER) {
	num = lua_tointeger(L, 1);   //引数が数字だった場合
}
else {
	return 0;   //引数が数字じゃなかった場合
}

返り値をテーブルにする

DLLからLuaへ、テーブルで返り値を渡したいときには、少し特殊な処理が必要になります。
当然、std::vectorを直接返したりすることはできないので、スタックの操作が必要になります。

キーが数字のテーブル

まず、table[1]のように、数値をインデックスとするテーブルについてですが、ここでは、lua_settable関数を使用します。

lua_settable(lua_State* L, int index)は、スタックの一番上の値をindexにあるテーブルに代入します。
このときに使われるテーブルのインデックスは、スタックの上から2番目の値が使われます。
空のテーブルは、lua_newtable(lua_State* L)で作成できます。

int getTable(lua_State* L) {
	lua_newtable(L);  //スタックに空のテーブルを積む

	// table[1] = 10
	lua_pushinteger(L, 1);   //スタックにテーブルの番号を積む
	lua_pushinteger(L, 10);    //スタックに、テーブルへ入れたい値を積む
	lua_settable(L, -3);     //空のテーブルに値を入れる

	// table[2] = 20
	lua_pushinteger(L, 2);
	lua_pushinteger(L, 20);
	lua_settable(L, -3);

	// table[5] = 50
	lua_pushinteger(L, 5);
	lua_pushinteger(L, 50);
	lua_settable(L, -3);

	return 1;    //スタックの1番下（=テーブル）を返す
}

@test.anm

require("test_module")
local table = test_module.getTable() --テーブルを取得

debug_print( table[1] ) --10が表示される
debug_print( table[2] ) --20が表示される
debug_print( table[5] ) --50が表示される

このようにすると、CからLuaへテーブルを渡すことができます。
なお、lua_settableを使用すると、使った値はスタック上から消滅します。

キーが文字列のテーブル

table["color"]またはtable.colorのような、インデックスに文字列を使用したテーブルの場合は、lua_setfield関数を使用します。

lua_setfield(lua_State* L, int index, const char* key)は、スタックの一番上にある値をindexにあるテーブルに代入します。
lua_settableと似ていますが、キーには文字列keyしか使えません。

int getTable(lua_State* L) {

	lua_newtable(L);  //スタックに空のテーブルを積む

	lua_pushinteger(L, 1);    //スタックに、テーブルへ入れたい値を積む
	lua_setfield(L, -2, "x");     //空のテーブルに値を入れる

	lua_pushinteger(L, 2);
	lua_setfield(L, -2, "y");

	lua_pushstring(L, "0x000000");
	lua_setfield(L, -2, "color");

	return 1;
}

@test.anm

require("test_module")
local table = test_module.getTable() --テーブルを取得

debug_print( table["x"] ) --1が表示される
debug_print( table.y ) --2が表示される
debug_print( table["color"] ) --"0x000000"が表示される

後始末

static luaL_Reg functions[] = {
	{"test_func", test_func},   //Luaから呼び出したい関数を記載
	{ nullptr, nullptr }  //リストの最後は nullptr にする
};

前半のstatic luaL_Reg functions[] = {...};の部分は、LuaからDLLの関数を呼び出すときのリストです。
{"関数名", 関数}というように指定して、リストの最後には{nullptr, nullptr}を挿入します。
これをしないと、Luaから関数が認識されません。

extern "C" {  //C言語で処理
	__declspec(dllexport) int luaopen_test_module(lua_State* L) {
		luaL_register(L, "test_module", functions);  //関数リストを登録
		return 1;
	}
}

後半のextern "C" {...}の部分は、Luaから呼び出せるように関数をエクスポートしています。
luaopen_〇〇の部分や、luaL_register(L, "〇〇", functions);の「〇〇」部分は、
自分のプロジェクトの名前に変更してください。

ビルド

最後に、ビルドタブからソリューションをビルドをクリックすると、ターゲットフォルダにDLLを含め、いろいろなファイルが生成されます。

この中の〇〇(プロジェクト名).dllを、AviUtlのscriptフォルダにぶち込みましょう。

AviUtlで使う

AviUtlでDLLを使用するには、require関数を使います。
DLLの関数を呼び出すには、「DLLの名前.関数()」という形にします。

require("test_module")  --dll読み込み
test_module.function()   --関数呼び出し

注意点として、DLLを一度読み込むと、AviUtlのキャッシュを削除しても再読み込みがされません。
DLLをビルドし直したら、AviUtlは再起動しましょう。

参考

Luaプログラミング入門第６章 C言語との連携（Densanlabs）
AviUtlのスクリプト用にDLLつくろう（@SEED264）
C と lua の連携方法メモ（@miuk）
LuaのC++組み込み方自分用まとめ（@hiz_）
AviUtlスクリプト Wiki