tolua之wrap文件的原理与使用

什么是wrap文件

每个wrap文件都是对一个c#类的包装，在lua中，通过对wrap类中的函数调用，间接的对c#实例进行操作。

wrap类文件生成和使用的总体流程

生成一个wrap文件的流程

这部分主要通过分析类的反射信息完成。

wrap文件内容解析

使用UnityEngine_GameObjectWrap.cs进行举例。

注册部分

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();
}

这部分代码由GenRegisterFunction()生成，可以看到，这些代码分为了4部分：
1.BeginClass部分，负责类在lua中的初始化部分
2.RegFunction部分，负责将函数注册到lua中
3.RegVar部分，负责将变量和属性注册到lua中
4.EndClass部分，负责类结束注册的收尾工作

BeginClass部分

①用于创建类和类的元表,如果类的元表的元表（类的元表是承载每个类方法和属性的实体，类的元表的元表就是类的父类）
②将类添加到loaded表中。
③设置每个类的元表的通用的元方法和属性，__gc,name,ref,__cal,__index,__newindex。

RegFunction部分

每一个RefFunction做的事都很简单，将每个函数转化为一个指针，然后添加到类的元表中去，与将一个c函数注册到lua中是一样的。

RegVar部分

每一个变量或属性或被包装成get_xxx,set_xxx函数注册添加到类的元表的gettag，settag表中去，用于调用和获取。

EndClass部分

做了两件事：
①设置类的元表
②把该类加到所在模块代表的表中（如将GameObject加入到UnityEngine表中）

每个函数的实体部分

由于构造函数，this[]，get_xxx，set_xxx的原理都差不多，都是通过反射的信息生成的，所以放在一起用一个实例讲一下（使用GameObject的GetComponent函数进行说明）。

[MonoPInvokeCallbackAttribute(typeof(LuaCSFunction))]
static int GetComponent(IntPtr L)
{
    try
    {
        //获取栈中参数的个数
        int count = LuaDLL.lua_gettop(L);
        //根据栈中元素的个数和元素的类型判断该使用那一个重载
        if (count == 2 && TypeChecker.CheckTypes<string>(L, 2))
        {
            //将栈底的元素取出来，这个obj在栈中是一个fulluserdata，需要先将这个fulluserdata转化成对应的c#实例，也就是调用这个GetComponent函数的GameObject实例
            UnityEngine.GameObject obj = (UnityEngine.GameObject)ToLua.CheckObject(L, 1, typeof(UnityEngine.GameObject));
            //将栈底的上一个元素取出来，也就是GetComponent(string type)的参数
            string arg0 = ToLua.ToString(L, 2);
            //通过obj，arg0直接第调用GetCompent(string type)函数
            UnityEngine.Component o = obj.GetComponent(arg0);
            //将调用结果压栈
            ToLua.Push(L, o);
            //返回参数的个数
            return 1;
        }
        //另一个GetComponent的重载，跟上一个差不多，就不详细说明了
        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;
        }
        //参数数量或类型不对，没有找到对应的重载，抛出错误
        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函数的内容，其实就是通过反射分析GetComponent的重载个数，每个重载的参数个数，类型生成的。具体内容和lua调用c函数差不多。

每个函数实际的调用过程

假如说在lua中有这么一个调用：

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

第二行代码对应的实际调用过程是：
1.先去tempGameObject的元表GameObject元表中尝试去取GetComponent函数，取到了。
2.调用取到的GetComponent函数，调用时会将tempGameObject,"Transform"作为参数先压栈，然后调用GetComponent函数。
3.接下来就进入GetComponent函数内部进行操作，因为生成了新的ci，所以此时栈中只有tempGameOjbect,"Transfrom"两个元素。
4.根据参数的数量和类型判断需要使用的重载。
5.通过tempGameObject代表的c#实例的索引，在objects表中找到对应的实例。同时取出"Transform"这个参数，准备进行真正的函数调用。
6.执行obj.GetComponent(arg0)，将结果包装成一个fulluserdata后压栈，结束调用。
7.lua中的transfrom变量赋值为这个压栈的fulluserdata。
8.结束。
其中3-7的操作都在c#中进行，也就是wrap文件中的GetComponent函数。

一个类通过wrap文件注册进lua虚拟机后是什么样子的

使用GameObjectWrap进行举例

可以看到GameObject的所有功能都是通过一个元表实现的，通过这个元表可以调用GameObjectWrap文件中的各个函数来实现对GameObject实例的操作，这个元表对使用者来说是不可见的，因为我们平时只会在代码中调用GameObject类，GameObject实例，并不会直接引用到这个元表,接下来来分析一下GameObject类，GameObject实例与这个元表的关系：
①GameObject类：其实只是一个放在_G表中供人调用的一个充当索引的表，我们通过它来触发GameObject元表的各种元方法，实现对c#类的使用。
②GameObject的实例：是一个fulluserdata,内容为一个整数，这个整数代表了这个实例在objects表中的索引（objects是一个用list实现的回收链表，lua中调用的c#类实例都存在这个里面，后面会讲这个objects表），每次在lua中调用一个c#实例的方法时，都会通过这个索引找到这个索引在c#中对应的实例，然后进行操作，最后将操作结果转化为一个fulluserdata（或lua的内建类型，如bool等）压栈，结束调用。

在lua中调用一个c#实例中的函数或变量的过程

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

在了解了GameObject元表后，这些只是一些基础的元表操作，就不多做解释。

lua中c#实例的真正存储位置

前面说了每一个c#实例在lua中是一个内容为整数索引的fulluserdata，在进行函数调用时，通过这个整数索引查找和调用这个索引代表的实例的函数和变量。
生成或使用一个代表c#实例的lua变量的过程大概是这样的。
还用这个例子来说明：

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

所以说lua中调用和创建的c#实例实际都是存在c#中的objects表中，lua中的变量只是一个持有该c#实例索引位置的fulluserdata，并没有直接对c#实例进行引用。
对c#实例进行函数的调用和变量的修改都是通过元表调用操作wrap文件中的函数进行的。

以上就是c#类如何通过wrap类在lua中进行使用的原理。