第20讲 | 脚本语言在游戏开发中有哪些应用？

Jul 24, 2018

第20讲 | 脚本语言在游戏开发中有哪些应用？-极客时间



下载APP





关闭

讲堂部落提薪训练营云原生训练营架构实战营企业版极客商城兑换中心 App下载浏览器插件

渠道合作

推荐作者

第20讲 | 脚本语言在游戏开发中有哪些应用？

2018-07-24 蔡能来自北京

《从0开始学游戏开发》

课程介绍



讲述：蔡能

时长06:31大小2.99M



上一次，我们谈到了如何在游戏中嵌入脚本语言，我们用的语言是 Lua。Lua 语言具有轻量级、速度快的特点，而且 API 的调用也非常方便和直观。现在，我们仍然拿 Lua 脚本，试着把它应用在我们开发的游戏中。
我们使用 C 语言来对 Lua 脚本的绑定做一次深入的剖析，然后来看一下，在游戏开发中绑定了脚本语言后，脚本语言能做些什么事情。
首先，我们要明白一点，事实上任何模块都可以使用脚本语言编写。当然在游戏开发的过程中，需要分工明确，如果不分工的话，效率可能会比较低。
在需要某些效率要求非常高的情况下，一般是用 C、C++ 或 ASM 语言，将底层模块搭建好，然后将一些逻辑部分分出来，给脚本语言处理。比如我们熟知的服务器端，可以使用 C/C++ 来编写服务器端的 IOCP 或者 epoll 处理；而接收、发送、逻辑处理等等，都可以使用绑定脚本的方式编写。
我们在编写的过程中，需要对 C/C++ 的语言和代码有个了解，我们需要先考虑这个函数。
int test_func(lua_State *L)    
{    
     return 0;    
}
这只是一个空的 C 函数，在这个函数里面，我们看到它的传入参数是 lua_State，接受一个指针 L。随后，这个函数返回一个 0。
lua_State 是 Lua 虚拟机的对象指针，也就是我们需要把前面 new 出来的一个虚拟机传进去，才可以保证在这个函数里面，使用的是一致的虚拟机。
这个函数的作用是，只要注册到了 Lua 虚拟机里面，它就是 lua 的一个函数，其中在 lua 函数中，传入的参数由函数内部决定。
比如我可以这么写：
int test_func(lua_State *L)    
{    
     const char *p1 = lua_tostring(L, 1);    
     const char *p2 = lua_tostring(L, 2);    
     // .... do something    
     lua_pushstring(L, "something");    
     return 1;    
}
这里面，lua_tosting 就是这个函数的传入参数，传入的是一个字符串的参数；第二个参数也是字符串参数，其中 lua_tosting 的第二个参数 1 或者 2，表明的是在 Lua 虚拟机的堆栈中从栈底到栈顶开始计数，一般先压入的参数在第一个，后压入的在第二个，以此类推。返回 1 的意思是，这个函数会返回一个参数，这个参数就是我们前面 lua_pushstring 后压入的这个内容 something，这就是返回的参数。
那么这个函数究竟怎么注册成为 Lua 函数呢？我们来看这段代码。
lua_register(L, "test", &test_func); 
lua_register 函数的功能是，注册 C 函数到 Lua 虚拟机。其中 L 是虚拟机指针。这个在前面的代码都有说到，而第二个参数 test 就是注册在 Lua 虚拟机中的函数名，所以这个函数名叫 test。第三个参数是函数指针，我们把 test_func 这个函数传入到 lua_register 函数中。这样，一个函数就注册好了。
那么，如果我们在游戏中有许多许多的函数需要注册到 Lua 中，那么这种写法是不是太慢了，有没有一种快捷的写法来支持注册等操作呢？
如果你没有 C/C++ 的语言基础，或者 C/C++ 语言基础比较薄弱，下面的内容可能需要花一点时间消化，我也会竭尽所能解释清楚代码的意思，但如果你已经是个 C/C++ 程序员，那么下面的代码对你来说应该不会太难。
我们需要使用 lua_register，我们先看它里面有什么参数。第一个是字符串，也就是 char*；第二个是函数指针，也就是 int ()(lua_State) 这种形式的。
那么，我们需要定义一个 struct 结构，这个结构可以这么写：
   #define _max 256    
    typedef struct _ph_func    
    {    
          char ph_name[_max];    
          int (*ph_p_func)(lua_State*);    
    } ph_func;
我们定义了一个 struct 结构，这个结构的名字叫 _ph_func，名字叫什么并没有关系，但是最开始有一个 typedef，这说明在这个结构声明完后，接下来最后一行 ph_func 就是替代最初定义的那个 _ph_func 的名字，替代的结果是，ph_func 等同于 struct _ph_func，这在很多 C 语言的代码里面经常能见到。
接下来，我们看到 char ph_name[_max]。其中 _max 的值为 256。我相信你应该能理解这句话。第二个变量就是我们所看到的函数指针，其中 ph_p_func 是函数指针，其中函数指针指向的内容目前暂时还没有确定，我们将在后续初始化这个结构变量的时候进行赋值。
我们来仔细看一下这两段宏的内容。
#define func_reg(fname) #fname, &ph_##fname
#define func_lua(fname) int ph_##fname(lua_State* L)
其中 func_reg 是在给前面那个结构体初始化赋值的时候使用的，因为我们知道，如果我们需要给这个结构体赋值，看起来的代码是这样：
ph_func pobj =  {"test", &test_func};
那么由于我们有大量的函数需要注册，所以我们将之拆分为宏，其中 #fname 的意思是，将 fname 变为字符串，而 ph_##fname 的意思是使用 ## 字符，将前后内容连接起来。
通过这个宏，比如我们输入一个 a 赋值给 fname，那么 #fname 就变成字符串"a"，通过 ph_##fname，结果就是 ph_a。
接下来的代码，是方便在代码中编写一个一个 lua 注册函数用的，所以很明显，和上述的宏一样，我们只需要输入 a，那么这个函数就变成了 int ph_a(lua_State* L)；
定义好了这两个宏，我们怎么来应用呢？
func_lua(test_func);
          
ph_func p_funcs[] =    
{    
      { func_reg(test_func) },    
};    
func_lua(test_func)    
{    
     const char *p1 = lua_tostring(L, 1);    
     const char *p2 = lua_tostring(L, 2);    
     // .... do something    
     lua_pushstring(L, "something");    
     return 1;    
}    
void register_func(lua_State* L)    
{    
      int i;    
      for(i=0; i<sizeof(p_funcs)/sizeof(p_funcs[0]); i++)    
      lua_register(L, p_funcs[i].ph_name,  p_funcs[i].ph_p_func);    
}
首先，联系上面的宏，第一行代码是使用 func_lua，所以 func_lua 输入的宏参数是 test_func。于是，通过这个宏，我们最终得到的函数名字是 int ph_test_func(lua_State* L); 。
ph_func p_funcs[] =  
{    
      { func_reg(test_func) },    
};
这段代码，使用的是 func_reg 的宏。test_func 最终在宏里面，变成了 “test_func”，以及 &ph_test_func 函数指针。
最后我们来看一个重要的函数，register_func，这个函数在后续将会输入一个 Lua 虚拟机指针，但是我们要知道它在函数内部它做了什么东西。
int i;    
for(i=0; i<sizeof(p_funcs)/sizeof(p_funcs[0]); i++)    
      lua_register(L, p_funcs[i].ph_name,  p_funcs[i].ph_p_func)
在循环里面，我们计算 p_funcs 的结构数组的长度，怎么计算的呢？
首先，我们使用 sizeof 编译器内置函数，来取得 p_funcs 整个数组的长度，这整个长度等于 sizeof(ph_func) 的值乘以数组长度。而 ph_func 结构体拥有一个字符串数组，每个数组长度是 256，加上一个函数指针为 4 字节长，所以长度是 260。而如果有两个数组元素，那就是 520 的长度。
以此类推，/sizeof(p_funcs[0]的意思是，我们取出第一个数组的长度作为被除数。事实上就是结构体本身的长度，所以就是结构体数组总长度除以结构体长度，就是一共有多少数组元素，随后进行循环。
在循环的过程中，我们看到，我们填入了结构体里面的两个变量 ph_name 以及 ph_p_func，这样一来，我们只需要通过宏加上一些小技巧，就可以把 Lua 的函数都注册到 C 程序里面，我们假设这个 C 程序就是游戏的话，那么我们很容易就可以和 Lua 进行互通了。
小结我总结一下今天所讲的内容。
在 Lua 与 C 的结合过程中，C 语言需要新建一个 Lua 虚拟机，然后使用虚拟机的指针来操作 Lua 函数。
在程序的应用中，使用 C 语言中的一些宏的技巧，可以使代码能够便利地应用在程序里。
最后，给你留一个小问题。
如果使用 Lua 往 C 语言传递一些内容，比如从 C 语言获取 Lua 脚本中某个变量的值，应该怎么做？
欢迎留言说出你的看法。我在下一节的挑战中等你！

分享给需要的人，Ta购买本课程，你将得18元

生成海报并分享

赞 3

提建议

第19讲 | 如何嵌入脚本语言？

第21讲 | 如何使用脚本语言编写周边工具？

 写留言

精选留言(2)

云学
2018-07-26
test_fun里的dosomething是在调用lua脚本中的函数吗？p1 .p2是入参？
2
猫少
2019-09-18
想提一个问题，请问老师，这一篇的结构体和宏，极其调用代码都是直接写lua里吗，还是得用c语言写
共 1 条评论
1

