Szymon Jabłoński M1ISI

Głównym celem stosowania języków skryptowych jest możliwość ingerencji w istniejący system(np. silnik gry) bez konieczność znajomości i ingerencji w kod źródłowy. Przykładami języków skryptowych są np. Bash, Python, Perl, PHP, UnrealScript czy interesująca nas Lua.

Języki skryptowe znalazły swoje zastosowanie w procesie tworzenia gier komputerowych np. w agorytmach sztucznej inteligencji(sterowanie postaciami Non-Playable Characters), obsługi interfejsu gry czy sterowaniem przebiegiem fabuły(np. dialogi). Jednym z najczęściej wybieranym językiem okazał się język Lua. Zastosowany został w takich tytułach jak: Crysis, FarCry, Baldur's Gate, World of Warcraft czy nasz rodzimy Wiedźmin.

Innym popularną aplikacją wykorzystującą język Lua jest Adobe Lightroom, którego ok. 40% kodu źródłowego napisanego jest w Lua. Pełna lista gier i programów wykorzystujących Lua dostępna jest na stronie http://www.lua.org/uses.html

Lua jest językiem skryptowym łączącym ze sobą elementy języka proceduralnego o składni zbliżonej do języka Pascal, rozszerzonego o bardziej złożone konstrukcje opisu danych opartych na tablicach asocjacyjnych. Język został zaprojektowany w celu rozszerzenia funkcjonalności aplikacji, często jednak jest wykorzystywany jako samodzielny język. Lua jest projektem open-source zaimplementowanym w języku C zgodnie ze standardem ANSI C,którego główną zaletą jest prostota, wydajność i przenośność kodu.

W celu rozpoczęcia pracy z językiem Lua musimy pobrać ze strony http://luabinaries.sourceforge.net/download.html skompilowane wersje bibliotek dla naszego systemu operacyjnego(do wyboru Windows, Linux oraz MacOS). Istnieje również możliwość pobrania kodu źródłowego i samodzielnej kompilacji : http://www.lua.org/ftp/.

Interesującymi projektami są również Lua for Windows : http://code.google.com/p/luaforwindows/, Lua for Linux: http://luaforge.net/projects/luaforunix/ oraz LuaRocks: http://www.luarocks.org/. Poza binarkami zawierają również edytory do tworzenie i debugowania skryptów Lua.

Strona ma na celu ukazanie sposobów i możliwości integracji języków C++ oraz Lua, jednak przedstawię krótko podstawy języka Lua wraz z przykładami. W celu dogłębnego poznania składni i możliwość języka polecam dokumentacje umieszczoną na stronie internetowej.

Na początek standardowy Hello World (Listing 1)

Listing 1 - program Hello World w Lua

-- HelloWorld.lua
print("Hello from Lua!");
--[[
Przykład komentarza
umieszczonego w kilku liniach
]]

• W języku Lua identyfikatory mogą się składać z dowolnego łańcucha znaków alfanumerycznych lub znaku _.
• Ograniczeniami są: zakaz rozpoczynania identyfikatora od cyfry oraz słowa zastrzeżone jak and, or, break, else itp.
• Lua rozróżnia wielkość liter, więc For będzie oznaczał identyfikator zaś for będzie dotyczył pętli.
• Komentarze rozpoczyna się podwójnym myślnikiem i działa analogicznie jak w C++, ignorowane są wszystkie znaki, aż do końca linii.
• Istnieje również możliwość komentowania całego bloku kodu na kształt znanych z języka C, które w Lua zastąpione jest ciągiem –[[„.

W Lua podobnie jak w innych językach skryptowych nie deklarujemy typów zmiennych. Zamiast tego każda zmienna ma dynamiczny typ określany przez jej wartość.

Istnieje 8 podstawowych typów danych:

• nil - przyjmuje jedną wartość nil, która określa brak konkretnej wartości (często nil jest stosowany do określenia zmienną niezainicjalizowaną);
• boolean - standardowe wartości boolowskie true/false;
• number - liczba rzeczywista, zmiennoprzecinkowa;
• string - standardowy łańcuch znaków;
• userdata - typ danych pozwalajacy na przetrzymywanie dowolnych danych z języka C(np. wskaźników);
• function - ciąg wykonywalnych instrukcji, funkcje mogą być deklarowane wewnątrz innych funkcji lub być zwracane z innej funkcji
• thread - wątek w Lua;
• table - tablica asocjacyjna(więcej informacji w dalszej części strony);

Ciekawym mechanizmem języka jest poleceniem type pozwalające na sprawdzenie typu zmiennej. Przykład pokazano na Listingu 2.

Listing 2 - przykład polecenia type w Lua.

print(type(a)) --> nil (zmienna 'a' nie została zainicjalizowana)
a = 10
print(type(a)) --> number
a = print
a(type(a)) --> function

W Lua dostępne są następujące operatory:

• Operatory arytmetyczne: +, -, *, /;
• Operatory porównania: ==, ~=, <, >, ⇐, >=-
• Operatory logiczne: and, or, not

Lua posiada standardowe instrukcje znane z języków Pascal/C:

• instrukcja przypisania =;
• instrukcje warunkowe, if/elseif/else/end;
• pętle, for/do/end, while,do,end, repeat/until;
• wywołanie funkcji;
• lokalna deklaracja zmiennych;

Listing 3 - przykład stosowania funkcji i warunków logicznych, funkcja rekurencyjna obliczająca silnie.

-- obliczenie n!
function factorial (n)
if n == 1 then
return 1;
else
return n * factorial(n-1);
end
end
-- obliczenie 5!
print(factorial(5)); --> 120

Najistotniejszymi strukturami danych w Lua są tablice asocjacyjne reprezentowane przez kolekcję par (klucz, wartość). Kluczem może być wszystko poza wartością nil. Elementami tablicy mogą być wszystkie wartości podstawowych typów Lua. Oznacza to, że również mogą to być omawiane w tym miejscu Tablice. Pozwala to na tworzenie takich struktur jak lista, wektor, kolejka czy stos.

Listing 5 pokazuje przykłady wykorzystania tablic w Lua realizując proste zbiory danych, listę jednokierunkową, czy strukturę zawierającą zarówno atrybuty jak i metody.

Listing 4 - przykład wykorzystania tablic do realizacji zbiorów danych.

 
-- prosty wektor liczb
squares = {1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81}
-- zbiór danych
creature = { name = "Ghoul", health = 100 }
print(creature["name"]); --> Ghoul
print(creature.name); --> Ghoul
-- lista
list = nil;
list = {next = list, value = 2};
list = {next = list, value = "test"};
list = {next = list, value = math.pi};
ptr = list;
while ptr do
print(ptr.value);
ptr = ptr.next;
end; --> 3.141592 test 2
-- struktura/klasa
Vec3 = {};
Vec3.new = function(x, y, z)
return {x=x, y=y, z=z, length=function() return math.sqrt(x*x+y*y+z*z) end;}
end;
v = Vec3.new(4, 2, 4);
print(v:length()); --> 6

BUUU

http://www.lua.org - strona domowa Lua.

http://www.lua.org/manual/5.1 - dokumentacja on-line Lua.

http://lua-users.org/wiki/ - zbiór artykułów, dodatków i przykładów Lua

http://www.inf.puc-rio.br/~roberto/pil2/ - programowanie w Lua

http://code.google.com/p/luaforwindows/ - biblioteki i narzędzi dla systemu Windows.

http://luaforge.net/projects/luaforunix/ - biblioteki i narzędzi dla systemu Unix.

http://www.luarocks.org/ - deployment and management system for Lua modules.