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如何优化向 lua 虚拟机传递信息

当程序逻辑交给脚本跑了以后,C/C++ 层就只需要把必要的输入信息传入虚拟机就够了。

以向 lua 虚拟机传递鼠标坐标信息为例,我们容易想到的方法是

  • 定义一个 C 函数 get_mouse_pos
  • 当 lua 脚本中需要取得鼠标坐标的时候,就可以调用这个函数。

但这并不是一个好方法,因为每次获取鼠标坐标,都需要在虚拟机和 native code 间做一次切换。

编写脚本的人可以只获取一次鼠标坐标,然后把数据放进一组全局变量。

在一个运行片内,不再调用 get_mouse_pos 函数,而是通过访问全局变量来得到鼠标的位置。

从这个方案,我们可以引申开,其实这个全局变量可以由 C 程序主动设置,在 native code 的运行片中,Windows 消息处理完后,直接讲鼠标信息设入 lua 虚拟机。

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lua_pushstring(L,"MOUSE_X");
lua_pushnumber(L,mouse_x);
lua_settable(L,LUA_GLOBALSINDEX);

lua_pushstring(L,"MOUSE_Y");
lua_pushnumber(L,mouse_y);
lua_settable(L,LUA_GLOBALSINDEX);

但是这里,依旧存在一个效率问题,那就是 lua_pushstring 。我们知道,

lua 虚拟机中,每次产生一个 string ,都需要查对 string 在虚拟机中是否存在相同的拷贝,

  • 如果存在,就直接引用已有的;
  • 如果不存在,则产生一份新的拷贝。

这里,MOUSE_XMOUSE_Y 两个 string 除了第一次运行,以后都是存在于 lua 虚拟机中的。

虽然不会产生新的 string,但查找和比较字符串依然会消耗一定的时间。

下面,我们来优化这个 lua_pushstring 操作。我们可以在程序开始阶段,创建出这两个 string ,并且在 C 中保留引用。

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lua_pushstring(L,"MOUSE_X");
_mouse_x_ref=lua_ref(L,-1);
lua_pushstring(L,"MOUSE_Y");
_mouse_y_ref=lua_ref(L,-1);

那么,以后运行时就不需要再做 lua_pushstring 操作了,而改成相对较快的 lua_getref 操作。

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lua_getref(L,_mouse_x_ref);
lua_pushnumber(L,mouse_x);
lua_settable(L,LUA_GLOBALSINDEX);

lua_getref(L,_mouse_y_ref);
lua_pushnumber(L,mouse_y);
lua_settable(L,LUA_GLOBALSINDEX);

lua_getref 之所以相对快一些,是因为 lua 对数字做 key 的 table 操作有优化处理,直接变成一次指针操作。

而 ref 就是记在一张全局表中的。而且 lua_getref 不需要 lua_pushstring 做过的 strcmp 操作。

那么这个方法还没有优化余地呢?答案还是有。

我们其实可以写一个 lua 程序,放在一个单独的文件(mouse.lua)中,程序很短:

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return funtion(mx,my) MOUSE_X,MOUSE_Y=mx,my end

我们在程序启动的时候运行

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lua_dofile(L,"mouse.lua");
_mouse_set_ref=lua_ref(L,-1);

那么,在设置鼠标坐标的时候就可以简单的做如下操作:

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lua_getref(L,_mouse_set_ref);
lua_pushnumber(L,mouse_x);
lua_pushnumber(L,mouse_y);
lua_call(L,2,0);

这个方案只需要保留一个函数的 ref ,并且把设置的工作交给了虚拟机中的伪指令。

单从这个例子(仅仅 MOUSE_X,MOUSE_Y两个需要传递的信息)来看,不能说明后者的效率更高一些,毕竟 lua_call 也有额外的消耗。

但是,最后一个方案更加灵活,对于native code 向虚拟机更多数据的交换采用这种方案更加简洁。

ps. lua_ref 的东西,最后要记得调用 lua_unref 解引用。

本文由作者按照 CC BY 4.0 进行授权