实现一个脚本引擎

Part I:概述

序言

OK,在你的引擎中你想有一个脚本语言.

首先,确定你需要那种脚本语言;Henry Robinson 已经写过了一个各种脚本语言区别的介绍(如果你还没读过就去读一下吧),在这个系列教程中我将讨论一个象虚幻脚本(Unreal script)那样的编译器/虚拟机系统.

下一步,你需要知道两件事:怎样实现那样一个脚本引擎,还有脚本引擎不仅仅是酷而且在实际中十分有用的一些理由.

这里是我想到的一些:

• 有用的新语言特性象状态,隐藏代码(latent code),等等.
• 一个沙盘环境(sandbox environment)不会导致游戏引擎的崩溃.
• 不需要游戏内部引擎的只是或者重新编译游戏引擎就可以编写游戏的内容.
• 完全的独立于平台的脚本代码

但是也有一些不利因素:

• 相对较慢--脚本的运行至少比可执行代码的执行慢15倍.
• 限制--脚本不能用来建立实际的视觉效果(部分原因是它速度的缺点).
• 编写游戏内容的人必须学习一种新的语言.

当然我们不会因为这些就停下来,我们已经准备好实现我们的想法了.现在,从哪里开始呢?

必须阅读的东西

在虚幻(Unreal)发布前很久我就开始了.我浏览他们的技术站点,并且发现了虚幻脚本参考文档(UnrealScript reference document).我当然听说过虚幻脚本,但是并不真正知道他是什么.我阅读了这些文档,觉得一个脚本语言的想法实在是很酷.我要自己写一个,然后连接到一个游戏引擎,以便我的游戏的整个世界都可以轻松的建立新的内容.

幸运的是我有一个学期的编译器构造课程(燕良注:我也刚学了一个学期的编译原理,还考了92分,嘻嘻,不过Julien当时竟然只用两个月就考了98分,佩服,佩服),并且作为一个实际的任务我曾经实现过一个非常非常简单的Pascal编译器.我开始并行工作,更好,编译器.我已经有一个接受C的子集的可工作的版本,但是我用了2周来编码,其内部结构相当的可怕,...我不得不完整的重新设计那东西.我相信你在某些地方有与我相似的经验...现在我依然在做这东西,并且学到了很多关于编译器的知识.

现在,接触一点有用的信息吧.

首先,我建议所有想要编写一个编译器的人弄一本龙之书.你们中的大多数(尤其是象我这样的计算机系学生)可能已经知道了这个(燕良注://shake).告诉那些不知道的人,我是在说Aho, Sethi 和 Ullman 所著的<<Compilers - Principles, Techniques and Tools >>(ISBN 0-201-10194-7). 因为他的封面有一条龙,所以得到了龙之书的名字.相信我,所有对编译器有所了解的人都读过这本书(燕良注:国内有卖吗?).

这本书从1986年就不曾修改过,这是因为从60年代编译器的设计基本技术就没有变过.当然,这本书不涉及面向机器的优化,但是有其他书.此外,我们想要编译出字节码(bytecode)而非机器码.

其次,如果你想要得到一个快速实现字节码脚本语言的预览GamaSutra的一篇文章.那是一个值得一读的关于实现Jedi骑士脚本语言的故事.那里的所有的东西我也将涉及,但是那仍然是值得一读的.

我们需要什么

一个编译器基本上包括一下这些组成部分:

• 一个符号表,其中存储所有的符号及其信息,例如类型,范围,等等.
• 一个词法分析器,他的功能是将字符流(例如源文件)转换为记号(例如关键词,操作符等等).
• 一个语法分析器(parser),他的功能是读取记号流,并建立语法树.
• 一个语义检查器,用来检查语法树的语义错误.
• 一个中间代码生成器,用来把语法树转换为中间代码
• 一个优化器,用来优化中间代码
• 一个代码生成器,用来从中间代码生成字节码.
• 最后但不是最少,字节码将要在其上执行的虚拟机

如果你编写完了所有这些组件,组合到一起,它们将成为一个完整的脚本语言系统.

这是全部吗?

受到了一点点打击吗?毕竟决定使用脚本不是那么酷,DLL真的是唯一的路吗?没关系,我将很快讨论每一组件的细节,它们的绝大多数并不是那么困难.建立一个完整的脚本引擎是一个巨大的工作,但是,本质上是构造你自己的代码.

在这个教程的剩余部分我们将开发一个简单的编译器/虚拟机系统.尽管他没有地方象是一个完整的脚本语言,但是他实现了上面提到的所有组件.我在回想一个操作字符串的简单语言.

现在检查上面的连接,了解他们.顺便提一下,感谢所有的评论.

Quote!

"But the plans were on display ..."
"On display? I eventually had to go down to the cellar to find them."
"That's the display department."
"With a torch."
"Ah, well the lights had probably gone."
"So had the stairs."
"But look, you found the notice didn't you?"
"Yes," said Arthur, "yes I did. It was on display in the bottom of a locked filing cabinet stuck in a disused lavatory with a sign on the door saying Beware of the Leopard."

HHG 1:1