云风的 BLOG: 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。当然，我们也需要一个高效的传递方法。

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。我们应该寻求更高效的方案。

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。代码类似这样的。

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_X 和 MOUSE_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。
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。

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：

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

我们在程序启动的时候运行
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：
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。

Comments

真好, 很感谢.

Posted by: cjxx | (13) September 30, 2011 04:22 PM

我写了个lua鼠标脚本,但如果速度点击鼠标,结果产生堆栈溢出,不知道有什么处理办法?

Posted by: smith | (12) August 5, 2009 12:03 PM

Lua 讨论群 60028358

Posted by: ahuank | (11) December 11, 2008 11:14 AM

随着这个思考的深入，我有时候甚至怀疑这样的设计是否本身就存在问题，使用脚本语言进行流程的控制的项目究竟应该是一个什么样的架构（我现在的做法是程序完成初始化后，就直接一个dofile运行一大段Lua程序，由Lua程序负责整个流程，期间除了调用C API，不回到自己写的C代码。如果这个问题1-2句话说不清楚的话，是否有什么架构不错的开源项目（最好不要太大：））或者demo可以参考？谢谢！

Posted by: 天堂的隔壁 | (10) July 28, 2008 09:24 AM

实际上，碰到这个问题，我首先想到的也是post到单线程来进行处理，但实际操作时发现我的Lua脚本完成的是一个耗时很长的流程（引入Lua也就是希望这个过程可配置）总控工作，这个流程走完了，我的程序也就结束了（总的感觉有点像LuaPlayer的过程）。而这期间如果发生异线程事件，即使我把消息post过来，调用L的线程也还在lua_pcall中没有返回，还在堵塞状态，根本无从recv这个消息，也更无从响应了。更进一步来说，即使采取某种神秘的方法把事件通知给了Lua，Lua的主流程又该如何知道什么时候该把“主线程”yield，去响应这个异步事件呢？除了轮询。

Posted by: 天堂的隔壁 | (9) July 28, 2008 09:23 AM

抱歉公司的网络下，我无法一次性post太多的内容，只能分帖了。我实际碰到的当然不是在GUI单线程中鼠标事件（或者我并不是在GUI线程中调用的Lua:) ），实际上win采取的就是你推荐的方法，在中断中捕捉鼠标事件，然后post到了win线程，所以更本质上说，它还是该异步事件，只不过win把它post过一次了：）

Posted by: 天堂的隔壁 | (8) July 28, 2008 09:22 AM

lua 默认是不能在多个线程里操作一个 L 的。在 luaconfig 里可以配置一个 lock 解决这个问题。但是我个人不推荐。处理鼠标消息这种，用 coroutine 加单线程足够解决了。 ps. windows 的窗口模型中，也不是多线程的。如果没有特别设计，消息处理并不在独立线程中。如果你使用了独立的消息线程，可以把消息再 post 回逻辑线程中再处理。

Posted by: Cloud | (7) July 27, 2008 06:42 PM

不知道你会不会看这么旧的文章的留言，但实际上我正好碰到一个有些相关的问题。文中你提到“Windows 消息处理完后，直接讲鼠标信息设入 lua 虚拟机”，但这个时候，“程序逻辑交给脚本跑”，也就是说这个L正在调用lua_pcall或者类似的线程中运行，而忽然在另一个线程中（win消息线程）把鼠标信息设入到了同一个L中，这显然是在两个不同的线程中使用了同一个L，Lua可以应付多线程调用的情况吗？据我所知，似乎是不行的。

Posted by: 天堂的隔壁 | (6) July 26, 2008 11:27 AM

刚才我写了个测试程序，做了个简单的速度测试。首先, lua_call 没有 holimion 说的那么慢。其次，第 3 个方案跟第一个方案比，其实是只用来传递 2 个变量，速度依然可以快上 50% 到 100% 。我的测试程序写的很简单，就是把以上代码重复执行 10000 次。这种测试方法不够客观，但是至少可以比较出速度。

Posted by: Cloud | (5) July 4, 2006 12:44 AM

传递一两个变量显然效率很低，如果是大量的数据，我想作一次函数调用还是值得的。

Posted by: Cloud | (4) July 4, 2006 12:14 AM

而且经测试，C中调用Lua函数的效率，和Lua调用C函数的效率差别非常大，后者比前者快2个数量级

Posted by: holimion | (3) July 3, 2006 08:14 PM

调用一次lua_call的开销不是一般的大，在10000个cycle以上，最后一个办法不如第二个好，甚至连第一个都不如。

Posted by: holimion | (2) July 3, 2006 08:12 PM

这两天正在想这个lua 通过 string name 访问优化问题，被你做掉了, i 服了 u now!

Posted by: KxjIron | (1) January 1, 2006 01:40 PM

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向 lua 虚拟机传递信息

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