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如何用C++做游戏
2018-06-13 14:27:26      个评论    来源:sinat_36098122的博客  
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上一节讲了一些基本的Lua应用,或许你会说,还是很简单么。呵呵,恩,是的,本来Lua就是为了让大家使用的方便快捷而设计的。如果设计的过为复杂,就不会有人使用了。

下面,我要强调一下,Lua的栈的一些概念,因为这个确实很重要,你会经常用到。熟练使用Lua,最重要的就是要时刻知道什么时候栈里面的数据是什么顺序,都是什么。如果你能熟练知道这些,实际你已经是Lua运用的高手了。

说 真的,第一次我接触栈的时候,没有把它想的很复杂,倒是看了网上很多的关于Lua的文章让我对栈的理解云里雾里,什么元表,什么User,什么局部变量, 什么全局变量位移。说的那叫一个晕。本人脑子笨,理解不了这么多,也不知道为什么很多人喜欢把Lua栈弄的七上八下,代码晦涩难懂。后来实在受不了了,去 Lua网站下载了Lua的文档,写的很清晰。Lua的栈实际上几句话足以。

当你初始化一个栈的时候,它的栈底是1,而栈顶相对位置是-1,说形 象一些,你可以把栈想象成一个环,有一个指针标记当前位置,如果-1,就是当前栈顶,如果是-2就是当前栈顶前面一个参数的位置。以此类推。

当然,你也可 以正序去取,这里要注意,对于Lua的很多API,下标是从1开始的。这个和C++有些不同。而且,在栈的下标中,正数表示绝对栈底的下标,负数表示相对 栈顶的相对地址,这个一定要有清晰的概念,否则很容易看晕了。 让我们看一些例子,加深理解。

lua_pushnumber(m_pState, 11); 
lua_pushnumber(m_pState, 12);

int nIn = lua_gettop(m_pState);  <–这里加了一行, lua_gettop()这个API是告诉你目前栈里元素的个数。 
如果仅仅是Push两个参数,那么nIn的数值是2,对。没错。那么咱们看看栈里面是怎么放的。我再加两行代码。

lua_pushnumber(m_pState, 11); 
lua_pushnumber(m_pState, 12);

int nIn = lua_gettop(m_pState)

int nData1 = lua_tonumber(m_pState, 1);     <–读取栈底第一个绝对坐标中的元素 
int nData2 = lua_tonumber(m_pState, 2);     <–读取栈底第二个绝对坐标中的元素 
printf(“[Test]nData1  = %d, nData2  = %d./n”);

如果是你,凭直觉,告诉我答案是什么?

现在公布答案,看看是不是和你想的一样。

[Test]nData1  = 11, nData2  = 12

那么,如果我把代码换成

lua_pushnumber(m_pState, 11); 
lua_pushnumber(m_pState, 12);

int nIn = lua_gettop(m_pState)

int nData1 = lua_tonumber(m_pState, -1);     <–读取栈顶第一个相对坐标中的元素 
int nData2 = lua_tonumber(m_pState, -2);     <–读取栈顶第二个相对坐标中的元素 
printf(“[Test]nData1  = %d, nData2  = %d./n”);

请你告诉我输出是什么? 答案是

[Test]nData1  = 12, nData2  = 11

呵呵,挺简单的吧,对了,其实就这么简单。网上其它的高阶运用,其实大部分都是对栈的位置进行调整。只要你抓住主要概念,看懂还是不难的。什么元表,什么变量,其实都一样,抓住核心,时刻知道栈里面的样子,就没有问题。

好了,回到我上一节的那个代码。

bool CLuaFn::CallFileFn(const char* pFunctionName, int nParam1, int nParam2) 
{ 
        int nRet = 0; 
        if(NULL == m_pState) 
        { 
                printf(“[CLuaFn::CallFileFn]m_pState is NULL./n”); 
                return false; 
        }

        lua_getglobal(m_pState, pFunctionName);

        lua_pushnumber(m_pState, nParam1); 
        lua_pushnumber(m_pState, nParam2);

        int nIn = lua_gettop(m_pState); <–在这里加一行。

        nRet = lua_pcall(m_pState, 2, 1, 0); 
        if (nRet != 0) 
        { 
                printf(“[CLuaFn::CallFileFn]call function(%s) error(%d)./n”, pFunctionName, nRet); 
                return false; 
        }

        if (lua_isnumber(m_pState, -1) == 1) 
        { 
                int nSum = lua_tonumber(m_pState, -1); 
                printf(“[CLuaFn::CallFileFn]Sum = %d./n”, nSum); 
        }

        int nOut = lua_gettop(m_pState); <–在这里加一行。

        return true; 
}

nIn的答案是多少?或许你会说是2吧,呵呵,实际是3。或许你会问,为什么会多一个?其实我第一次看到这个数字,也很诧异。但是确实是3。因为你 调用的函数名称占据了一个堆栈的位置。其实,在获取nIn那一刻,堆栈的样子是这样的(函数接口地址,参数1,参数2),函数名称也是一个变量入栈的。

而 nOut输出是1,lua_pcall()函数在调用成功之后,会自动的清空栈,然后把结果放入栈中。在获取nOut的一刻,栈内是这幅摸样(输出参数 1)。

这里就要再迁出一个更重要的概念了,Lua不是C++,对于C++程序员而言,一个函数会自动创建栈,当函数执行完毕后会自动清理 栈,Lua可不会给你这么做,对于Lua而言,它没有函数这个概念,一个栈对应一个lua_State指针,也就是说,你必须手动去清理你不用的栈,否则 会造成垃圾数据占据你的内存。

不信?那么咱们来验证一下,就拿昨天的代码吧,你用for循环调用100万次。看看nOut的输出结果。。我相信,程序执行不到100万次就会崩溃,而你的内存也会变的硕大无比。而nOut的输出也会是这样的 1,2,3,4,5,6。。。。。 原因就是,Lua不会清除你以前栈内的数据,每调用一次都会给你生成一个新的栈元素插入其中。

那么怎么解决呢?呵呵,其实,如果不考虑多线程的话,在你的函数最后退出前加一句话,就可以轻松解决这个问题。(Lua栈操作是非线程安全的!)

lua_settop(m_pState, -2);

这句话的意思是什么?lua_settop()是设置栈顶的位置,我这么写,意思就是,栈顶指针目前在当前位置的-2的元素上。这样,我就实现了对栈的清除。仔细想一下,是不是这个道理呢?

bool CLuaFn::CallFileFn(const char* pFunctionName, int nParam1, int nParam2) 
{ 
        int nRet = 0; 
        if(NULL == m_pState) 
        { 
                printf(“[CLuaFn::CallFileFn]m_pState is NULL./n”); 
                return false; 
        }

        lua_getglobal(m_pState, pFunctionName);

        lua_pushnumber(m_pState, nParam1); 
        lua_pushnumber(m_pState, nParam2);

        int nIn = lua_gettop(m_pState); <–在这里加一行。

        nRet = lua_pcall(m_pState, 2, 1, 0); 
        if (nRet != 0) 
        { 
                printf(“[CLuaFn::CallFileFn]call function(%s) error(%d)./n”, pFunctionName, nRet); 
                return false; 
        }

        if (lua_isnumber(m_pState, -1) == 1) 
        { 
                int nSum = lua_tonumber(m_pState, -1); 
                printf(“[CLuaFn::CallFileFn]Sum = %d./n”, nSum); 
        }

        int nOut = lua_gettop(m_pState); <–在这里加一行。 
        lua_settop(m_pState, -2);             <–清除不用的栈。

        return true; 
}

好了,再让我们运行100万次,看看你的程序内存,看看你的程序还崩溃不? 如果你想打印 nOut的话,输出会变成1,1,1,1,1。。。。

最后说一句,lua_tonumber()或lua_tostring()还有以后我们要用到的lua_touserdata()一定要将数据完全取出后保存到你的别的变量中去,否则会因为清栈操作,导致你的程序异常,切记!

呵呵,说了这么多,主要是让大家如何写一个严谨的Lua程序,不要运行没两下就崩溃了。好了,基础栈的知识先说到这里,以后还有一些技巧的运用,到时候会给大家展示。

下面说一下,Lua的工具。(为什么要说这个呢?呵呵,因为我们下一步要用到其中的一个帮助我们的开发。)

呵呵,其实,Lua里面有很多简化开发的工具,你可以去https://www.sourceforge.net/去找一下。它们能够帮助你简化C++对象与Lua对象互转之间的代码。

这里说几个有名的,当然可能不全。

(lua tinker)如果你的系统在windows下,而且不考虑移植,那么我强烈推荐你去下载一个叫做lua tinker的小工具,整个工具非常简单,一个.h和一个.cpp。直接就可以引用到你的工程中,连独立编译都不用,这是一个韩国人写的Lua与 C++接口转换的类,十分方便,代码简洁(居家旅行,必备良药)。

它是基于模板的,所以你可以很轻松的把你的C对象绑定到Lua中。代码较长,呵呵, 有兴趣的朋友可以给我留言索要lua tinker的例子。就不贴在这里了。不过我个人不推荐这个东西,因为它在Linux下是编译不过去的。它使用了一种g不支持的模板写法,虽然有人在 尝试把它修改到Linux下编译,但据我所知,修改后效果较好的似乎还没有。不过如果你只是在 windows下,那就没什么可犹豫的,强烈推荐,你会喜欢它的。

(Luabinder)相信用过Boost库的朋友,或许对这个家伙很熟悉。它是一个很强大的Linux下Lua扩展包,帮你封装了很多Lua的复 杂操作,主要解决了绑定C++对象和Lua对象互动的关系,非常强大,不过嘛,对于freeeyes而言,还是不推荐,因为freeeyes很懒,不想为 了一个Lua还要去编译一个庞大的boost库,当然,见仁见智,如果你的程序本身就已经加载了boost,那么就应该毫不犹豫的选择它。

(lua++)呵呵,这是我最喜欢,也是我一直用到现在的库,比较前两个而言,lua++的封装性没有那么好,很多东西还是需要一点代码的,不过之 所以我喜欢,是因为它是用C写的,可以在windows下和linux下轻松转换

还记得我昨天说过如何编译Lua么,现在请你再做一遍,不同的是,请把lua的程序包中的src/lib中的所有h和cpp,还有 include下的那个.h拷贝到你上次建立的lua工程中。然后全部添加到你的静态链接库工程中去,重新编译。会生成一个新的lua.lib,这个 lua就自动包含了lua的功能。最后记得把tolua++.h放在你的Include文件夹下。 行了,我们把上次CLuaFn类稍微改一下。

extern “C” 
{ 
        #include “lua.h” 
        #include “lualib.h” 
        #include “lauxlib.h” 
        #include “tolua++”   //这里加一行 
};

class CLuaFn 
{ 
public: 
        CLuaFn(void); 
        ~CLuaFn(void);

        void Init();            //初始化Lua对象指针参数 
        void Close();         //关闭Lua对象指针

        bool LoadLuaFile(const char* pFileName);                              //加载指定的Lua文件 
        bool CallFileFn(const char* pFunctionName, int nParam1, int nParam2);        //执行指定Lua文件中的函数

private: 
        lua_State* m_pState;   //这个是Lua的State对象指针,你可以一个lua文件对应一个。 
};

行了,这样我们就能用Lua++下的功能了。

大家看到了 bool CallFileFn(const char* pFunctionName, int nParam1, int nParam2);这个函数的运用。演示了真么调用Lua函数。

下面,我改一下,这个函数。为什么?还是因为freeeyes很懒,我可不想每有一个函数,我都要写一个C++函数去调用,太累!我要写一个通用的!支持任意函数调用的接口!

于是我创建了两个类。支持任意参数的输入和输出,并打包送给lua去执行,说干就干。

#ifndef _PARAMDATA_H 
#define _PARAMDATA_H

#include 

#define MAX_PARAM_200 200

using namespace std;

struct _ParamData 
{ 
public: 
        void* m_pParam; 
        char  m_szType[MAX_PARAM_200]; 
        int   m_TypeLen;

public: 
        _ParamData() 
        { 
                m_pParam    = NULL; 
                m_szType[0] = ‘/0′; 
                m_TypeLen   = 0; 
        };

        _ParamData(void* pParam, const char* szType, int nTypeLen) 
        { 
                SetParam(pParam, szType, nTypeLen); 
        }

        ~_ParamData() {};

        void SetParam(void* pParam, const char* szType, int nTypeLen) 
        { 
                m_pParam = pParam; 
                sprintf(m_szType, “%s”, szType); 
                m_TypeLen = nTypeLen; 
        };

        bool SetData(void* pParam, int nLen) 
        { 
                if(m_TypeLen < nLen) 
                { 
                        return false; 
                }

                if(nLen > 0) 
                { 
                        memcpy(m_pParam, pParam, nLen); 
                } 
                else 
                { 
                        memcpy(m_pParam, pParam, m_TypeLen); 
                } 
                return true; 
        }

        void* GetParam() 
        { 
                return m_pParam; 
        }

        const char* GetType() 
        { 
                return m_szType; 
        }

        bool CompareType(const char* pType) 
        { 
                if(0 == strcmp(m_szType, pType)) 
                { 
                        return true; 
                } 
                else 
                { 
                        return false; 
                } 
        } 
};

class CParamGroup 
{ 
public: 
        CParamGroup() {}; 
        ~CParamGroup() 
        { 
                Close(); 
        };

        void Init() 
        { 
                m_vecParamData.clear(); 
        };

        void Close() 
        { 
                for(int i = 0; i < (int)m_vecParamData.size(); i++) 
                { 
                        _ParamData* pParamData = m_vecParamData; 
                        delete pParamData; 
                        pParamData = NULL; 
                } 
                m_vecParamData.clear(); 
        };

        void Push(_ParamData* pParam) 
        { 
                if(pParam != NULL) 
                { 
                        m_vecParamData.push_back(pParam); 
                } 
        };

        _ParamData* GetParam(int nIndex) 
        { 
                if(nIndex < (int)m_vecParamData.size()) 
                { 
                        return m_vecParamData[nIndex]; 
                } 
                else 
                { 
                        return NULL; 
                } 
        };

        int GetCount() 
        { 
                return (int)m_vecParamData.size(); 
        }

private: 
        typedef vector<_ParamData*> vecParamData; 
        vecParamData m_vecParamData; 
};

#endif

#endif

我创建了两个类,把Lua要用到的类型,数据都封装起来了。这样,我只需要这么改写这个函数。 bool CallFileFn(const char* pFunctionName, CParamGroup& ParamIn, CParamGroup& ParamOut); 它就能按照不同的参数自动给我调用,嘿嘿,懒到家吧!

其实这两个类很简单,_ParamData是参数类,把你要用到的参数放入到这个对象中去,标明类型的大小,类型名称,内存块。而CParamGroup负责将很多很多的_ParamData打包在一起,放在vector里面。

好了,让我们看看CallFileFn函数里面我怎么改的。

bool CLuaFn::CallFileFn(const char* pFunctionName, CParamGroup& ParamIn, CParamGroup& ParamOut) 
{ 
        int nRet = 0; 
        int i    = 0; 
        if(NULL == m_pState) 
        { 
                printf(“[CLuaFn::CallFileFn]m_pState is NULL./n”); 
                return false; 
        }

        lua_getglobal(m_pState, pFunctionName);

        //加载输入参数 
        for(i = 0; i < ParamIn.GetCount(); i++) 
        { 
                PushLuaData(m_pState, ParamIn.GetParam(i)); 
        }

        nRet = lua_pcall(m_pState, ParamIn.GetCount(), ParamOut.GetCount(), 0); 
        if (nRet != 0) 
        { 
                printf(“[CLuaFn::CallFileFn]call function(%s) error(%s)./n”, pFunctionName, lua_tostring(m_pState, -1)); 
                return false; 
        }

        //获得输出参数 
        int nPos = 0; 
        for(i = ParamOut.GetCount() – 1; i >= 0; i–) 
        { 
                nPos–; 
                PopLuaData(m_pState, ParamOut.GetParam(i), nPos); 
        }

        int nCount = lua_gettop(m_pState); 
        lua_settop(m_pState, -1-ParamOut.GetCount());

        return true; 
}

别的没变,加了两个循环,因为考虑lua是可以支持多结果返回的,所以我也做了一个循环接受参数。

lua_settop(m_pState, -1-ParamOut.GetCount());这句话是不是有些意思,恩,是的,我这里做了一个小技巧,因为我不知道返回参数有几个,所以我会根据返回参数的个数重新设置栈顶。这样做可以返回任意数量的栈而且清除干净。

或许细心的你已经发现,里面多了两个函数。恩,是的。来看看这两个函数在干什么。

bool CLuaFn::PushLuaData(lua_State* pState, _ParamData* pParam) 
{ 
        if(pParam == NULL) 
        { 
                return false; 
        }

        if(pParam->CompareType(“string”)) 
        { 
                lua_pushstring(m_pState, (char* )pParam->GetParam()); 
                return true; 
        }

        if(pParam->CompareType(“int”)) 
        { 
                int* nData = (int* )pParam->GetParam(); 
                lua_pushnumber(m_pState, *nData); 
                return true; 
        } 
        else 
        { 
                void* pVoid = pParam->GetParam(); 
                tolua_pushusertype(m_pState, pVoid, pParam->GetType()); 
                return true; 
        } 
}

参数入栈操作,呵呵,或许你会问tolua_pushusertype(m_pState, pVoid, pParam->GetType());这句话,你可能有些看不懂,没关系,我会在下一讲详细的解释Lua++的一些API的用法。

现在大概和你说 一下,这句话的意思就是,把一个C++对象传输给Lua函数。 再看看,下面一个。

bool CLuaFn:: PopLuaData(lua_State* pState, _ParamData* pParam, int nIndex) 
{ 
        if(pParam == NULL) 
        { 
                return false; 
        }

        if(pParam->CompareType(“string”)) 
        { 
                if (lua_isstring(m_pState, nIndex) == 1) 
                { 
                        const char* pData = (const char*)lua_tostring(m_pState, nIndex); 
                        pParam->SetData((void* )pData, (int)strlen(pData)); 
                } 
                return true; 
        }

        if(pParam->CompareType(“int”)) 
        { 
                if (lua_isnumber(m_pState, nIndex) == 1) 
                { 
                        int nData = (int)lua_tonumber(m_pState, nIndex); 
                        pParam->SetData(&nData, sizeof(int)); 
                } 
                return true; 
        } 
        else 
        { 
                pParam->SetData(tolua_tousertype(m_pState, nIndex, NULL), -1); 
                return true; 
        } 
}

弹出一个参数并赋值。pParam->SetData(tolua_tousertype(m_pState, nIndex, NULL), -1);这句话同样,我在下一讲中详细介绍。

好了,我们又进了一步,我们可以用这个函数绑定任意一个Lua函数格式。而代码不用多写,懒蛋的目的达到了。

这一讲主要是介绍了一些基本知识,或许有点多余,但是我觉得是必要的,在下一讲中,我讲开始详细介绍如何绑定一个C++对象给Lua,并让Lua对其修改。然后返回结果。

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