tolua之wrap文件的原理與使用

什么是wrap文件

每個wrap文件都是對一個c#類的包裝，在lua中，通過對wrap類中的函數調用，間接的對c#實例進行操作。

wrap類文件生成和使用的總體流程

生成一個wrap文件的流程

這部分主要通過分析類的反射信息完成。

wrap文件內容解析

使用UnityEngine_GameObjectWrap.cs進行舉例。

注冊部分

public static void Register(LuaState L)
{
    L.BeginClass(typeof(UnityEngine.GameObject), typeof(UnityEngine.Object));
    L.RegFunction("CreatePrimitive", CreatePrimitive);
    L.RegFunction("GetComponent", GetComponent);
    L.RegFunction("GetComponentInChildren", GetComponentInChildren);
    L.RegFunction("GetComponentInParent", GetComponentInParent);
    L.RegFunction("GetComponents", GetComponents);
    L.RegFunction("GetComponentsInChildren", GetComponentsInChildren);
    L.RegFunction("GetComponentsInParent", GetComponentsInParent);
    L.RegFunction("SetActive", SetActive);
    L.RegFunction("CompareTag", CompareTag);
    L.RegFunction("FindGameObjectWithTag", FindGameObjectWithTag);
    L.RegFunction("FindWithTag", FindWithTag);
    L.RegFunction("FindGameObjectsWithTag", FindGameObjectsWithTag);
    L.RegFunction("Find", Find);
    L.RegFunction("AddComponent", AddComponent);
    L.RegFunction("BroadcastMessage", BroadcastMessage);
    L.RegFunction("SendMessageUpwards", SendMessageUpwards);
    L.RegFunction("SendMessage", SendMessage);
    L.RegFunction("New", _CreateUnityEngine_GameObject);
    L.RegFunction("__eq", op_Equality);
    L.RegFunction("__tostring", ToLua.op_ToString);
    L.RegVar("transform", get_transform, null);
    L.RegVar("layer", get_layer, set_layer);
    L.RegVar("activeSelf", get_activeSelf, null);
    L.RegVar("activeInHierarchy", get_activeInHierarchy, null);
    L.RegVar("isStatic", get_isStatic, set_isStatic);
    L.RegVar("tag", get_tag, set_tag);
    L.RegVar("scene", get_scene, null);
    L.RegVar("gameObject", get_gameObject, null);
    L.EndClass();
}

這部分代碼由GenRegisterFunction()生成，可以看到，這些代碼分為了4部分：
1.BeginClass部分，負責類在lua中的初始化部分
2.RegFunction部分，負責將函數注冊到lua中
3.RegVar部分，負責將變量和屬性注冊到lua中
4.EndClass部分，負責類結束注冊的收尾工作

BeginClass部分

①用於創建類和類的元表,如果類的元表的元表（類的元表是承載每個類方法和屬性的實體，類的元表的元表就是類的父類）
②將類添加到loaded表中。
③設置每個類的元表的通用的元方法和屬性，__gc,name,ref,__cal,__index,__newindex。

RegFunction部分

每一個RefFunction做的事都很簡單，將每個函數轉化為一個指針，然后添加到類的元表中去，與將一個c函數注冊到lua中是一樣的。

RegVar部分

每一個變量或屬性或被包裝成get_xxx,set_xxx函數注冊添加到類的元表的gettag，settag表中去，用於調用和獲取。

EndClass部分

做了兩件事：
①設置類的元表
②把該類加到所在模塊代表的表中（如將GameObject加入到UnityEngine表中）

每個函數的實體部分

由於構造函數，this[]，get_xxx，set_xxx的原理都差不多，都是通過反射的信息生成的，所以放在一起用一個實例講一下（使用GameObject的GetComponent函數進行說明）。

[MonoPInvokeCallbackAttribute(typeof(LuaCSFunction))]
static int GetComponent(IntPtr L)
{
    try
    {
        //獲取棧中參數的個數
        int count = LuaDLL.lua_gettop(L);
        //根據棧中元素的個數和元素的類型判斷該使用那一個重載
        if (count == 2 && TypeChecker.CheckTypes<string>(L, 2))
        {
            //將棧底的元素取出來，這個obj在棧中是一個fulluserdata，需要先將這個fulluserdata轉化成對應的c#實例，也就是調用這個GetComponent函數的GameObject實例
            UnityEngine.GameObject obj = (UnityEngine.GameObject)ToLua.CheckObject(L, 1, typeof(UnityEngine.GameObject));
            //將棧底的上一個元素取出來，也就是GetComponent(string type)的參數
            string arg0 = ToLua.ToString(L, 2);
            //通過obj，arg0直接第調用GetCompent(string type)函數
            UnityEngine.Component o = obj.GetComponent(arg0);
            //將調用結果壓棧
            ToLua.Push(L, o);
            //返回參數的個數
            return 1;
        }
        //另一個GetComponent的重載，跟上一個差不多，就不詳細說明了
        else if (count == 2 && TypeChecker.CheckTypes<System.Type>(L, 2))
        {
            UnityEngine.GameObject obj = (UnityEngine.GameObject)ToLua.CheckObject(L, 1, typeof(UnityEngine.GameObject));
            System.Type arg0 = (System.Type)ToLua.ToObject(L, 2);
            UnityEngine.Component o = obj.GetComponent(arg0);
            ToLua.Push(L, o);
            return 1;
        }
        //參數數量或類型不對，沒有找到對應的重載，拋出錯誤
        else
        {
            return LuaDLL.luaL_throw(L, "invalid arguments to method: UnityEngine.GameObject.GetComponent");
        }
    }
    catch (Exception e)
    {
        return LuaDLL.toluaL_exception(L, e);
    }
}

可以看到，GetComponent函數的內容，其實就是通過反射分析GetComponent的重載個數，每個重載的參數個數，類型生成的。具體內容和lua調用c函數差不多。

每個函數實際的調用過程

假如說在lua中有這么一個調用：

local tempGameObject = UnityEngine.GameObject("temp")
local transform = tempGameObject.GetComponent("Transform")

第二行代碼對應的實際調用過程是：
1.先去tempGameObject的元表GameObject元表中嘗試去取GetComponent函數，取到了。
2.調用取到的GetComponent函數，調用時會將tempGameObject,"Transform"作為參數先壓棧，然后調用GetComponent函數。
3.接下來就進入GetComponent函數內部進行操作，因為生成了新的ci，所以此時棧中只有tempGameOjbect,"Transfrom"兩個元素。
4.根據參數的數量和類型判斷需要使用的重載。
5.通過tempGameObject代表的c#實例的索引，在objects表中找到對應的實例。同時取出"Transform"這個參數，准備進行真正的函數調用。
6.執行obj.GetComponent(arg0)，將結果包裝成一個fulluserdata后壓棧，結束調用。
7.lua中的transfrom變量賦值為這個壓棧的fulluserdata。
8.結束。
其中3-7的操作都在c#中進行，也就是wrap文件中的GetComponent函數。

一個類通過wrap文件注冊進lua虛擬機后是什么樣子的

使用GameObjectWrap進行舉例

可以看到GameObject的所有功能都是通過一個元表實現的，通過這個元表可以調用GameObjectWrap文件中的各個函數來實現對GameObject實例的操作，這個元表對使用者來說是不可見的，因為我們平時只會在代碼中調用GameObject類，GameObject實例，並不會直接引用到這個元表,接下來來分析一下GameObject類，GameObject實例與這個元表的關系：
①GameObject類：其實只是一個放在_G表中供人調用的一個充當索引的表，我們通過它來觸發GameObject元表的各種元方法，實現對c#類的使用。
②GameObject的實例：是一個fulluserdata,內容為一個整數，這個整數代表了這個實例在objects表中的索引（objects是一個用list實現的回收鏈表，lua中調用的c#類實例都存在這個里面，后面會講這個objects表），每次在lua中調用一個c#實例的方法時，都會通過這個索引找到這個索引在c#中對應的實例，然后進行操作，最后將操作結果轉化為一個fulluserdata（或lua的內建類型，如bool等）壓棧，結束調用。

在lua中調用一個c#實例中的函數或變量的過程

local tempGameObject = UnityEngine.GameObject("temp")
local instanceID = tempGameObject.GetInstanceID()

在了解了GameObject元表后，這些只是一些基礎的元表操作，就不多做解釋。

lua中c#實例的真正存儲位置

前面說了每一個c#實例在lua中是一個內容為整數索引的fulluserdata，在進行函數調用時，通過這個整數索引查找和調用這個索引代表的實例的函數和變量。
生成或使用一個代表c#實例的lua變量的過程大概是這樣的。
還用這個例子來說明：

local tempGameObject = UnityEngine.GameObject("temp")
local transform = tempGameObject.GetComponent("Transform")

所以說lua中調用和創建的c#實例實際都是存在c#中的objects表中，lua中的變量只是一個持有該c#實例索引位置的fulluserdata，並沒有直接對c#實例進行引用。
對c#實例進行函數的調用和變量的修改都是通過元表調用操作wrap文件中的函數進行的。

以上就是c#類如何通過wrap類在lua中進行使用的原理。