本篇博客是給讀者介紹引擎底層如何與Lua進行結合，方便開發者直接使用腳本編程，給讀者介紹的是最基本的C++與Lua的交互，引擎的封裝會在下篇博客中具體講解。
為什么選擇Lua，通常開發者會使用Json，XML，txt等等。相比Lua有哪些優點呢？
a、除了Lua庫，在沒有使用其他庫可以使用。
b、可以在文件中使用不同的公式，例如：some_variable = math.sqrt（2）* 2
c、它非常輕巧，速度快
d、它是在MIT許可下換句話說代碼是開源的，因此我們可以以任何想要的方式使用它
e、它是用C語言編寫的，幾乎可以編譯任何C編譯器
f、可以使用表對數據進行分類，易于編輯和閱讀
既然這么多優點，我們就采用Lua作為腳本使用，Lua與引擎的結合還是非常重要的。我們下面先從基礎的講起，慢慢給讀者深入。先看看Lua語言編寫的腳本：

player = { pos = { X = 20, Y = 30, }, filename = "res/images/player.png", HP = 20,-- you can also have comments}

我們要使用Lua腳本中的內容，需要執行下面的語句：

LuaScript script("player.lua"); std::string filename = script.get("player.filename"); int posX = script.get("player.pos.X");

如何使用Lua與C++綁定，讀者可以參考網址：
http://lua-users.org/wiki/BindingCodeToLua
接下來我們分析一下上面的Lua腳本，Player表是全局的，因此需要通過lua_getglobal方法獲取它， 現在Player表將位于堆棧頂部，使用lua_getfield函數獲取pos表，然后使用變量x，如下圖所示：

對應的代碼下載地址如下所示：
https://github.com/EliasD/unnamed_lua_binder
使用上面的代碼時，不要忘記把Lua的庫加進工程里面。我們可以使用Lua做很多事情，如下所示：

-- somefile.luasome_array = { 1, 2, 3, 4, 5, 6} std::vector v = script.getIntVector("some_array")

如何清理Lua堆棧？我們可以使用lua_gettop函數返回數組中元素的數量，從而弄清楚我們必須彈出多少項。

void clean(){ int n = lua_gettop(L); lua_pop(L, n);}

下面實現的接口：

std::vector LuaScript::getIntVector(const std::string& name){ std::vector<int> v; lua_getglobal(L, name.c_str()); if(lua_isnil(L, -1)){ return std::vector(); } lua_pushnil(L); while(lua_next(L, -2)){ v.push_back((int)lua_tonumber(L, -1)); lua_pop(L, 1); } clean(); return v;}

它們是如何工作的？首先，我們獲取全局表并檢查是否找到它。 如果它是nil（尚未定義，或者…，nil），我們只返回一個空向量。
然后我們將nil值推到Lua堆棧的頂部， 這是因為lua_next的作用，它從堆棧中彈出鍵值，然后將鍵值對推送到堆棧。 如果數組中沒有更多元素，我們清理堆棧并返回結果向量。
還可以創建一個函數來獲取字符串或浮點數組， 這需要更改的是矢量類型和一些強制轉換（請不要忘記將lua_tonumber更改為lua_tostring）
使用Lua腳本編程，因為它是腳本，對性能要求比較高的代碼建議不要使用Lua腳本，直接使用C或者C++編程。
通過案例的方式給讀者介紹，比如下面代碼：

function sum(x, y) return x + y end

對應的C++代碼如下所示：

int sum(int x, int y){ lua_State* L = luaL_newstate(); if (luaL_loadfile(L, "sum.lua") || lua_pcall(L, 0, 0, 0)){ std::cout<<"Error: failed to load sum.lua"<<std::endl; return 0; } lua_getglobal(L, "sum"); lua_pushnumber(L, x); lua_pushnumber(L, y); std::cout<<"loaded"<<std::endl; lua_pcall(L, 2, 1, 0); int result = (int)lua_tonumber(L, -1); lua_pop(L, 1); return result;}

接下來給讀者分析一下，首先，我們創建新的Lua狀態并加載文件。注意：這只是一個示例，我們應該將狀態與加載的文件保持在某個位置，以防止每次使用函數時重新加載，因為這樣做效率不高。
然后我們在Lua堆棧的頂部得到名為sum的全局函數。 使用lua_pushnumber函數然后我們推送2個變量，現在我們的堆棧看起來像這樣：

第一個是lua_State，第二個是你要調用的函數中的參數個數， 第三是你希望返回的功能。 第四是錯誤代碼（應該在Lua參考手冊中閱讀）
在我們調用一個函數之后，它會從它的參數中彈出堆棧。 堆棧中剩下的唯一東西是值sum函數返回，所以現在我們可以用lua_tonumber獲取它的值并彈出它。
說了這么多，現在給讀者介紹如何使用它們？
假設我們在游戲中實現NPC， 當玩家靠近NPC時，NPC會做不同的事情。
我們經常會安排玩家與NPC的一些對話，比如說“讓我幫助你”，而另一個NPC只是說“你好”并且什么都不做。我們的交互代碼可能如下所示：

if(isPressed(ACTIVATION_BUTTON)) { Character* character = find_nearby_character(player); if(character) { character->interact(player); }}

如何實現這個交互方法？我們很容易想到使用枚舉，如下所示：

enum CharacterType { Player, Talker, Healer }; CharacterType type;

函數如下所示：

void Character::interact(Character* secondCharacter){ switch(type) { case Character::Player: break; case Character::Talker: say("Hello"); break; case Character::Healer: say("Let me help you"); heal(secondCharacter); break; }}

通過代碼我們可以看出，這么設計非常不利于擴展，我們還可以想到使用另一種解決方案是使交互虛擬功能和使用繼承， 但是我們會去實現每種類型的NPC，這種方案也是不可取的。
或者有讀者可以使用更好的策略模式，用C ++編碼的，必須重新編譯代碼，也是不可取的。
最終的解決方案就想到了Lua的編寫，在使用Lua之前，我們首先要創建一個Character類，如下所示：

class Character { public: Character(const char* name, int hp); void say(const char* text); void heal(Character* character); const char* getName() { return name; } int getHealth() { return health; } void setHealth(int hp) { health = hp; } // will be implemented later void interact(Character* character);private: const char* name; int health;}; Character::Character(const char* name, int hp) { this->name = name; health = hp;}void Character::say(const char* text) { std::cout << name << ":" << text << std::endl;} void Character::heal(Character* character) { character->setHealth(100);}

我們遇到了一個問題， 如果Lua現在沒有關于這種類型，我們如何將Character *作為參數傳遞？ 我們如何在Lua中注冊非靜態成員函數并調用它們？Lua包裝器可以參考網址：http://lua-users.org/wiki/BindingCodeToLua
決定使用LuaWrapper，它沒有額外的依賴關系而且不需要構建， 只需將一個頭文件復制到項目中即可開始使用。
使用LuaWrapper，函數的編寫如下所示：

int Character_getName(lua_State* L){ Character* character = luaW_check<Character>(L, 1); lua_pushstring(L, character->getName()); return 1;} int Character_getHealth(lua_State* L){ Character* character = luaW_check<Character>(L, 1); lua_pushnumber(L, character->getHealth()); return 1;} int Character_setHealth(lua_State* L){ Character* character = luaW_check<Character>(L, 1); int hp = luaL_checknumber(L, 2); character->setHealth(hp); return 0;}

從現在開始，我們將使用checknumber而不是tonumber。 它基本相同，但如果出現問題，它會拋出錯誤信息。
LuaWrapper提供了相同的方法，可以用它來獲取C ++對象，還可以創建對象并調用它們的方法，如下所示：

player = Character.new(“Hero”, 100)player:getHealth()

使用luaW_check（L，1）可以獲得玩家對象在C ++中使用它，余下的代碼如下所示：

static luaL_Reg Character_table[] = { { NULL, NULL }}; static luaL_Reg Character_metatable[] = { { "getName", Character_getName }, { "getHealth", Character_getHealth }, { "setHealth", Character_setHealth }, { NULL, NULL }};static int luaopen_Character(lua_State* L) { luaW_register<Character>(L, "Character", Character_table, Character_metatable, Character_new); return 1;}

Character_table用于靜態函數， 我們在Character類中沒有它們，所以這個結構是空的。
Character_metatable用于設置將在Lua中使用的函數名稱。
luaopen_Character注冊一個類， 第一個參數是lua_State *，第二個參數是如何在Lua腳本中命名我們的類。 其他參數是靜態表，元表和構造函數。
我們的測試腳本如下所示：

player = Character.new("Hero", 100) player:setHealth(80) hp = player:getHealth() name = player:getName() print("Character name: "..name..". HP = "..hp)

最后代碼下載地址如下所示：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1Rn3WwXYVLA-t79s0MFFarQ
提取碼：mtgr

參考網址：https://eliasdaler.wordpress.com/2013/10/11/lua_cpp_binder/

總結

以上是生活随笔為你收集整理的手把手教你架构3D引擎高级篇系列八的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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