Lua和C是天生的好基友，語(yǔ)言開(kāi)發(fā)者提供了一系列API，讓他們通過(guò)棧進(jìn)行交流。用Lua做游戲邏輯開(kāi)發(fā)有些時(shí)日了，下面主要針對(duì)Lua C API的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)。
一、擴(kuò)展Lua
Lua核心很小，主要包含一個(gè)解釋器，其他功能可以通過(guò)動(dòng)態(tài)庫(kù)的形式作為插件來(lái)擴(kuò)展，io、string、math、table等內(nèi)置庫(kù)都是通過(guò)此方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，只是他們被集成到了一個(gè)lua.dll中罷了。制作一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)形式的module，需要在代碼中通過(guò)luaL_Reg數(shù)組指定lua function到c function的映射，接著實(shí)現(xiàn)c function，最后在luaopen_xxx(xxx為module name)注冊(cè)這個(gè)luaL_Reg。這里給出一個(gè)非常簡(jiǎn)單的例子，它使用VC++創(chuàng)建一個(gè)Console DLL：
#include "lua.h"
#include "lualib.h"
#include "lauxlib.h"
#include <math.h>
int mysin (lua_State* L);
static const struct luaL_Reg mymathlib [] =
{
{ "sin" , mysin } ,
{ NULL , NULL }
};
static int mysin( lua_State* L )
{
double d = luaL_checknumber( L , 1);
lua_pushnumber(L , sin( d));
return 1;
}
__declspec(dllexport) int luaopen_mymathlib(lua_State * L)
{
luaL_register(L , "mymathlib" , mymathlib);
return 1;
}
編譯成dll后放到lua解釋器目錄下。Lua test code：
require "mymathlib"
local a = mymathlib.sin(0.5)
print(a)
二、作為腳本系統(tǒng)
Lua應(yīng)用最多的領(lǐng)域當(dāng)屬游戲開(kāi)發(fā)，WOW的UI和插件讓它名聲大噪。在這種應(yīng)用中，Lua作為應(yīng)用程序的一個(gè)子系統(tǒng)，用作配置或者業(yè)務(wù)處理。在將Lua與應(yīng)用集成起來(lái)時(shí)，必須用到Lua C API，根據(jù)其規(guī)范，你需要寫(xiě)一系列的static函數(shù)，作為L(zhǎng)ua與應(yīng)用程序的粘合代碼。如果要在Lua使用C++對(duì)象，可將其作為userdata，為它創(chuàng)建一個(gè)metatable，并將粘合函數(shù)放入其中，關(guān)鍵是要讓__index指向metatable自身，這樣當(dāng)Lua訪問(wèn)userdata的field時(shí)，__index會(huì)引導(dǎo)它去搜索metatable自身，從而獲得注冊(cè)的粘合函數(shù)。
有很多開(kāi)源的粘合代碼生成器，他們都是在precompile時(shí)做了一些工作，因而不是使用macro就是template，這兩種方法的代表是toLua++和luaBind。個(gè)人更傾向使用toLua++，一方面這種方式比較直白，另一方面本人弱于使用template。在WGAME中也將原來(lái)寫(xiě)得不是很好的bind代碼替換成了toLua++，目前UI和關(guān)卡邏輯重度使用了Lua，產(chǎn)生的bind代碼會(huì)有幾萬(wàn)行，由于項(xiàng)目采用事件驅(qū)動(dòng)的方式，在profile時(shí)看到對(duì)游戲整體性能影響非常小。luaBind大概了解過(guò)，沒(méi)有在實(shí)際項(xiàng)目中用過(guò)，在此就不做評(píng)論了。
在使用toLua++時(shí)我最好奇的是它對(duì)C++關(guān)鍵特性是如何支持的。除了上面說(shuō)的成員函數(shù)外，對(duì)于多態(tài)的支持，它是通過(guò)在static函數(shù)后加編號(hào)，調(diào)用時(shí)判斷參數(shù)是否對(duì)應(yīng)來(lái)遍歷找到正確static函數(shù)的；對(duì)于復(fù)雜成員變量，它會(huì)自動(dòng)生成get/set方法；而繼承關(guān)系，則是通過(guò)子類將父類作為metatable來(lái)實(shí)現(xiàn)。秉著重新發(fā)明車輪的精神，我試著寫(xiě)了一個(gè)簡(jiǎn)化的自動(dòng)生成器[我在github上]。我定義了幾個(gè)關(guān)鍵字作為類與方法的導(dǎo)出標(biāo)識(shí)：
{module_begin = "LUACBIND_MODULE_BEGIN" , module_end = "LUACBIND_MODULE_END" , method_begin = "LUACBIND_METHOD_BEGIN" , method_end = "LUACBIND_METHOD_END"}
util.h定義了產(chǎn)生bind代碼需要的宏，parser.lua對(duì)指定的.h文件進(jìn)行掃描產(chǎn)生bind代碼，在main函數(shù)中register后，就可以在lua中使用了。
三、調(diào)試器
Lua的C API和Debug庫(kù)提供了實(shí)現(xiàn)調(diào)試器的必要方法，對(duì)應(yīng)了兩種實(shí)現(xiàn)方式：一種是Remdebug所采用的，直接用lua實(shí)現(xiàn)；另外一種是使用C API。不管哪種方式，使用HOOK都是必須的，但使用Lua debug庫(kù)會(huì)比C API更方便，因?yàn)椴挥每紤]棧平衡問(wèn)題。在用C API實(shí)現(xiàn)調(diào)試器時(shí)，可用lua_newthread創(chuàng)建一個(gè)coroutine，之后yield/resume/getstack/getlocal都作用它上面，breakpoint通常會(huì)采用在hook中yield的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，但不能等hook返回之后去進(jìn)行棧回溯，因?yàn)閠raceexec根據(jù)hook mask調(diào)用對(duì)應(yīng)hook函數(shù)后，如果state是為L(zhǎng)UA_YIELD狀態(tài)，將會(huì)調(diào)用luaD_throw，最終使用longjmp導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行回溯。
利用春節(jié)值班兩天清閑時(shí)光，基于lua 5.2實(shí)現(xiàn)了一個(gè)命令行調(diào)試器[我在github上]，目前僅有幾個(gè)簡(jiǎn)單的功能：加載/運(yùn)行l(wèi)ua腳本、設(shè)置/清除斷點(diǎn)、單步、查看簡(jiǎn)單類型變量值，命令格式可參考README。