Lua簡介：開發(fā)《魔獸爭霸》和《憤怒的小鳥》的語言
一年前，蘋果決定在iOS系統(tǒng)上使用Lua語言，凡是Objective-C能做的，Lua也能做！《憤怒的小鳥》的成功讓開發(fā)者開始關(guān)注Lua語言。
Lua 是一個(gè)小巧的腳本語言。作者是巴西人。該語言的設(shè)計(jì)目的是為了嵌入應(yīng)用程序中，從而為應(yīng)用程序提供靈活的擴(kuò)展和定制功能。它的主頁是 www.lua.org。
1. Lua的特點(diǎn)
Lua最著名的應(yīng)用是在暴雪公司的網(wǎng)絡(luò)游戲《魔獸爭霸》和iOS著名應(yīng)用《憤怒的小鳥》中。
Lua腳本可以很容易的被C/C++代碼調(diào)用，也可以反過來調(diào)用C/C++的函數(shù)，這使得Lua在應(yīng)用程序中可以被廣泛應(yīng)用。不僅僅作為擴(kuò)展腳本，也可以作為普通的配置文件，代替XML,Ini等文件格式，并且更容易理解和維護(hù)。
Lua由標(biāo)準(zhǔn)C編寫而成，代碼簡潔優(yōu)美，幾乎在所有操作系統(tǒng)和平臺(tái)上都可以編譯，運(yùn)行。一個(gè)完整的Lua解釋器不過200k，在目前所有腳本引擎中，Lua的速度是最快的。這一切 都決定了Lua是作為嵌入式腳本的最佳選擇。
Lua 有一個(gè)同時(shí)進(jìn)行的JIT項(xiàng)目，提供在特定平臺(tái)上的即時(shí)編譯功能，這將給Lua帶來更加優(yōu)秀的性能。請(qǐng)?jiān)L問 http://luajit.luaforge.net/ 來了解這個(gè)項(xiàng)目。
和Python等腳本不同，Lua并沒有提供強(qiáng)大的庫，這是由它的定位決定的。所以Lua不適合作為開發(fā)獨(dú)立應(yīng)用程序的語言。不過Lua還是具備了比如數(shù)學(xué)運(yùn)算和字符串處理等基本的功能。
Lua 目前的最新版本是 5.1
Lua只有一種數(shù)據(jù)類型，table. 實(shí)際上就是hash表。它用這個(gè)來模擬數(shù)組，鏈表等等。 在語法上，Lua支持如下形式：
- data = {} --定義一個(gè)table
- data.i = 1
- data.name = "jason"
- data.package = {1,2,2,3,56,7}
- data.others = {}
- data.others.a = 1
- data.others.b = 1.1
這使得Lua具有了跟C的struct類似的形式，非常便于設(shè)計(jì)C函數(shù)的參數(shù)，用一個(gè)table就可以傳入很復(fù)雜的參數(shù)。
2. 數(shù)據(jù)交換介紹
Lua和C程序通過一個(gè)堆棧交換數(shù)據(jù): struct lua_State
堆棧的序號(hào)可以從棧頂和棧底計(jì)數(shù)，從棧底計(jì)數(shù)，則棧底是1,向棧頂方向遞增。從棧頂計(jì)數(shù)，則棧頂是-1,向棧底方向遞減。一般都用從棧頂計(jì)數(shù)的方式。堆棧的默認(rèn)大小是20，可以用lua_checkstack修改.用lua_gettop則可以獲得棧里的元素?cái)?shù)目。并不是說在棧頂有一個(gè)整形元素。而是計(jì)算了一下棧頂元素在棧里的正index,相當(dāng)于元素?cái)?shù)目。
Lua 調(diào)用C函數(shù)用的堆棧是臨時(shí)的，調(diào)用結(jié)束之后就被銷毀了。
如何從堆棧中獲取從Lua腳本中的參數(shù)
如果知道Lua腳本中某個(gè)全局變量的名字，可以用void lua_getglobal (lua_State *L, const char *name) 。這個(gè)函數(shù)會(huì)將name所指Lua變量的值放在棧頂.
如果是在C 函數(shù)中要獲取Lua調(diào)用函數(shù)使用的參數(shù)：
首先用lua_gettop檢查參數(shù)數(shù)量
用lua_is...類函數(shù)檢測參數(shù)的類型，做好錯(cuò)誤處理
用lua_to...類函數(shù)將參數(shù)轉(zhuǎn)換為number或者string.(對(duì)Lua來說，只有這兩種簡單類型)
lua_tonumber返回的是double
lua_tostring返回的是char*
用lua_remove從棧中刪除掉元素
繼續(xù)獲取下一個(gè)元素. 因?yàn)槊看味颊{(diào)用lua_remove,所以每次調(diào)用lua_tonumber,使用的index都將固定是-1，即棧頂。
如果lua_istable成立，那么說明棧頂是一個(gè)table.注意table是不能取出來的，只能把table里的元素一個(gè)個(gè)取出來。
首先把元素的名字壓入棧頂： lua_pushstring(L,"i"); 然后就可以用lua_gettable調(diào)用，值會(huì)放在棧頂。同時(shí)剛才壓入的元素名字被彈出。 用上面的辦法，可以把這個(gè)值取出來。記得也應(yīng)該lua_remove。 如果table的某一個(gè)元素也是table，重復(fù)即可。 當(dāng)table的所有元素都取完了，記住這個(gè)table本身還在堆棧里，要用lua_remove把它刪除。
如果要獲取的是一個(gè)數(shù)組(所謂數(shù)組，其實(shí)就是key是從1開始的數(shù)字序列的table,并且值類型相同),用lua_next可以遍歷這個(gè)數(shù)組：
首先lua_pushnil，壓入一個(gè)空值，然后
- while (lua_next(L, -2) != 0)
- {
- if(lua_isnumber(L,-1)) //判斷元素類型，也可能是string
- {
- arrf.add((float)lua_tonumber(L, -1));//獲取元素的值
- lua_remove(L,-1);
- }
- }
- lua_remove(L,-1);//刪除NIL
如何從C返回?cái)?shù)據(jù)給Lua腳本
用lua_push...類函數(shù)壓入數(shù)據(jù)到堆棧中，并用return n;來告訴Lua返回了幾個(gè)返回值。 Lua是天生支持多個(gè)返回值的，如 x,y = Test()。 Lua會(huì)根據(jù)n從棧里取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
如果要返回一個(gè)table:
- lua_newtable(L);//創(chuàng)建一個(gè)表格，放在棧頂
- lua_pushstring(L, "mydata");//壓入key
- lua_pushnumber(L,66);//壓入value
- lua_settable(L,-3);//彈出key,value，并設(shè)置到table里面去
- lua_pushstring(L, "subdata");//壓入key
- lua_newtable(L);//壓入value,也是一個(gè)table
- lua_pushstring(L, "mydata");//壓入subtable的key
- lua_pushnumber(L,53);//value
- lua_settable(L,-3);//彈出key,value,并設(shè)置到subtable
- lua_settable(L,-3);//這時(shí)候父table的位置還是-3,彈出key,value(subtable),并設(shè)置到table里去
- lua_pushstring(L, "mydata2");//同上
- lua_pushnumber(L,77);
- lua_settable(L,-3);
- return 1;//堆棧里現(xiàn)在就一個(gè)table.其他都被彈掉了。
如果要返回一個(gè)數(shù)組，用如下代碼：(注意那個(gè)關(guān)于trick的注釋，我在等官方的解釋。經(jīng)過驗(yàn)證，這個(gè)問題只在windows版本調(diào)用dll中方法的時(shí)候出現(xiàn)。WinCE正常
- lua_pushstring(L,"arri");
- lua_newtable(L);
- {
- //a trick:otherwise the lua engine will crash. This element is invisible in Lua script
- lua_pushnumber(L,-1);
- lua_rawseti(L,-2,0);
- for(int i = 0; i < arri.size();i++)
- {
- lua_pushnumber(L,arri[i]);
- lua_rawseti(L,-2,i+1);
- }
- }
- lua_settable(L,-3);
這樣產(chǎn)生的數(shù)組可以在Lua中如下遍歷：
- for i,v in ipairs(data.arri) do
- print(v)
- end
或者是
- for i=1,table.getn(data.arri) do
- print(data.arri[i])
- end
只有數(shù)組才能這樣，name,value構(gòu)成的Record不行，table.getn也只對(duì)數(shù)組有效。
由于上述代碼的高度相似性，所以很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成這些代碼。比如，根據(jù)C的一個(gè)struct定義：
- typedef enum
- {
- BR_9600,
- BR_4800,
- } BaudRate;
- typedef struct flag
- {
- int onoff;
- int j;
- long l;
- double d;
- char* name;
- BaudRate rate;
- }flag;
可以自動(dòng)產(chǎn)生如下代碼：
- bool DataToLua(flag data,lua_State *L)
- {
- lua_newtable(L);
- lua_pushstring(L,"onoff");
- lua_pushnumber(L,(double)data.onoff);
- lua_settable(L,-3);
- lua_pushstring(L,"j");
- lua_pushnumber(L,(double)data.j);
- lua_settable(L,-3);
- lua_pushstring(L,"l");
- lua_pushnumber(L,(double)data.l);
- lua_settable(L,-3);
- lua_pushstring(L,"d");
- lua_pushnumber(L,(double)data.d);
- lua_settable(L,-3);
- lua_pushstring(L,"name");
- lua_pushstring(L,data.name.c_str());
- lua_settable(L,-3);
- lua_pushstring(L,"rate");
- lua_pushnumber(L,(double)(int)data.rate);
- lua_settable(L,-3);
- return true;
- }
LuaToData也是類似的。
如果使用面向?qū)ο蟮姆绞椒庋b起flag來，把DataToLua變成flag類的一個(gè)方法，就更加方便了。
3. C和Lua腳本互相調(diào)用舉例
首先是C的主程序初始化Lua腳本引擎，并注冊(cè)一些函數(shù)供腳本中調(diào)用：
- //function for Lua to call
- //return a integer array to the script
- static int l_getarr (lua_State *L)
- {
- lua_newtable(L);//create table
- lua_pushnumber(L,1);//push the value
- lua_rawseti(L,-2,1);//set t[1]=v
- lua_pushnumber(L,2);
- lua_rawseti(L,-2,2);
- lua_pushnumber(L,3);
- lua_rawseti(L,-2,3);
- lua_pushnumber(L,4);
- lua_rawseti(L,-2,4);
- return 1;
- }
- int main()
- {
- lua_State *L = lua_open(); /* opens Lua */
- luaopen_base(L); /* opens the basic library */
- luaopen_table(L); /* opens the table library */
- luaopen_string(L); /* opens the string lib. */
- luaopen_math(L); /* opens the math lib. */
- lua_pushcfunction(L, l_getarr); // Register a function
- lua_setglobal(L, "getarr");
- if (lua_dofile(L, "testlua.lua"))//Load the script file and Run it
- {
- printf("run script failed\n");
- }
- else
- {
- lua_getglobal(L, "result"); //Get the global variant in Lua script
- if(lua_isnumber(L,-1))
- {
- printf("The result of the Lua script is %d\n",lua_tonumber(L,-1));
- }
- }
- lua_close(L);
- return 0;
- }
腳本的代碼如下：
- array = getarr()
- if array ~= nil then
- result = 1
- for i=1,table.getn(array),1 do
- print(array[i])
- end
- else
- result = 0
- end
4. 參考資料
http://www.lua.org
5.結(jié)束語
自從Lua語言被蘋果指定為iOS應(yīng)用開發(fā)語言后Lua語言發(fā)展迅速，《憤怒的小鳥》的成功讓開發(fā)者開始關(guān)注這門輕型的腳本語言。在最新一期的編程語言排行榜中Lua語言的排名已經(jīng)上升到第十名。希望51CTO的介紹能讓你開始Lua語言的開發(fā)。
