Lua和C的那些事

 

一、扩展Lua

 

        Lua核心很小，主要包含一个解释器，其他功能可以通过动态库的形式作为插件来扩展，io、string、math、table等内置库都是通过此方式来实现，只是他们被集成到了一个lua.dll中罢了。制作一个动态库形式的module，需要在代码中通过luaL_Reg数组指定lua function到c function的映射，接着实现c function，最后在luaopen_xxx(xxx为module name)注册这个luaL_Reg。这里给出一个非常简单的例子，它使用VC++创建一个Console DLL： www.zzzyk.com

 

#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 )

{ www.zzzyk.com

    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;

}

编译成dll后放到lua解释器目录下。Lua test code：

 

require "mymathlib"

 

local a = mymathlib.sin(0.5)

print(a)

 

二、作为脚本系统

 

        Lua应用最多的领域当属游戏开发，WOW的UI和插件让它名声大噪。在这种应用中，Lua作为应用程序的一个子系统，用作配置或者业务处理。在将Lua与应用集成起来时，必须用到Lua C API，根据其规范，你需要写一系列的static函数，作为Lua与应用程序的粘合代码。如果要在Lua使用C++对象，可将其作为userdata，为它创建一个metatable，并将粘合函数放入其中，关键是要让__index指向metatable自身，这样当Lua访问userdata的field时，__index会引导它去搜索metatable自身，从而获得注册的粘合函数。

 

        有很多开源的粘合代码生成器，他们都是在precompile时做了一些工作，因而不是使用macro就是template，这两种方法的代表是toLua++和luaBind。个人更倾向使用toLua++，一方面这种方式比较直白，另一方面本人弱于使用template。在WGAME中也将原来写得不是很好的bind代码替换成了toLua++，目前UI和关卡逻辑重度使用了Lua，产生的bind代码会有几万行，由于项目采用事件驱动的方式，在profile时看到对游戏整体性能影响非常小。luaBind大概了解过，没有在实际项目中用过，在此就不做评论了。

 

        在使用toLua++时我最好奇的是它对C++关键特性是如何支持的。除了上面说的成员函数外，对于多态的支持，它是通过在static函数后加编号，调用时判断参数是否对应来遍历找到正确static函数的；对于复杂成员变量，它会自动生成get/set方法；而继承关系，则是通过子类将父类作为metatable来实现。秉着重新发明车轮的精神，我试着写了一个简化的自动生成器[我在github上]。我定义了几个关键字作为类与方法的导出标识：

 

    {module_begin = "LUACBIND_MODULE_BEGIN" , module_end = "LUACBIND_MODULE_END" , method_begin = "LUACBIND_METHOD_BEGIN" , method_end = "LUACBIND_METHOD_END"}

 

    util.h定义了产生bind代码需要的宏，parser.lua对指定的.h文件进行扫描产生bind代码，在main函数中register后，就可以在lua中使用了。

 

三、调试器

 

        Lua的C API和Debug库提供了实现调试器的必要方法，对应了两种实现方式：一种是Remdebug所采用的，直接用lua实现；另外一种是使用C API。不管哪种方式，使用HOOK都是必须的，但使用Lua debug库会比C API更方便，因为不用考虑栈平衡问题。在用C API实现调试器时，可用lua_newthread创建一个coroutine，之后yield/resume/getstack/getlocal都作用它上面，breakpoint通常会采用在hook中yield的方式来实现，但不能等hook返回之后去进行栈回溯，因为traceexec根据hook mask调用对应hook函数后，如果state是为LUA_YIELD状态，将会调用luaD_throw，最终使用longjmp导致无法进行回溯。

 

        利用春节值班两天清闲时光，基于lua 5.2实现了一个命令行调试器[我在github上]，目前仅有几个简单的功能：加载/运行lua脚本、设置/清除断点、单步、查看简单类型变量值，命令格式可参考README。

补充：软件开发 , C语言 ,