Lua与C#交互原理

c#调用lua， 是c#通过Pinvoke(Platform Invoke (平台调用))方式调用了lua的底层的C代码，然后这个执行了lua脚本。

如果一个C#方法要被Lua调用，则首先要将其注册到Lua虚拟机中。

如果C#要调用Lua中的函数，则

• 首先要在Lua虚拟机中加载该函数（LuaState.DoFile）。
• 拿到目标函数（LuaState.GetFunction）。　　
• 执行目标函数（LuaFunction.Call）

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C#与lua底层都是C/C++

故c#跟lua数据交互也是通过lua虚拟栈，进行压栈、出栈来传递的。

所以一次调用就需要执行很多指令，性能会随着调用次数的频繁，函数参数的增多而变差。

举例

Lua中使用gameobj.transform.position = pos

短短一行代码，其实执行了很多东西，这行代码调用过的关键步骤如下

第一步：

GameObjectWrap.get_transform      lua想从gameobj拿到transform，对应gameobj.transform

LuaDLL.luanet_rawnetobj                把lua中的gameobj变成c#可以辨认的id

ObjectTranslator.TryGetValue          用这个id，从ObjectTranslator中获取c#的gameobject对象

gameobject.transform                     准备这么多，这里终于真正执行c#获取gameobject.transform了

ObjectTranslator.AddObject             给transform分配一个id，这个id会在lua中用来代表这个transform， transform要保存到ObjectTranslator供未来查找

LuaDLL.luanet_newudata                   在lua分配一个userdata，把id存进去，用来表示即将返回给lua的transform

LuaDLL.lua_setmetatable                  给这个userdata附上metatable，让你可以transform.position这样使用它

LuaDLL.lua_pushvalue                      返回transform，后面做些收尾

LuaDLL.lua_rawseti

LuaDLL.lua_remove

第二步：

TransformWrap.set_position              lua想把pos设置到transform.position

LuaDLL.luanet_rawnetobj                  把lua中的transform变成c#可以辨认的id

ObjectTranslator.TryGetValue            用这个id，从ObjectTranslator中获取c#的tr

就这么一行代码，竟然做了这么一大堆的事情！如果是c++，a.b.c =

在这里，频繁的取值、入栈、c#到lua的类型转换，每一步都是满满的cpu时间

优化方案

在C#层中实现该静态方法

static void SetPos(GameObject obj, float x, float y, float z)｛obj.transform.position = new Vector3(x, y, z);

这样就可以减少使用成员方法导出

省掉了transform的频繁返回，而且还避免了transform经常临时返回引起lua的gc

lua和c#之间传参、返回时，尽可能不要传递以下类型：

严重类： Vector3/Quaternion等unity值类型，数组 , string

次严重类：bool各种object

建议传递：int float double

lua和c#的传参，但是从传参这个角度讲，lua和c#中间其实还夹着一层c。lua、c、c#由于在很多数据类型的表示以及内存分配策略都不同，因此这些数据在三者间传递，往往需要进行转换（术语parameter mashalling），这个转换消耗根据不同的类型会有很大的不同。

严重类，基本上是尝试lua对象与c#对象对应时的瓶颈所致。

严重类中的bool string类型，涉及到c和c#的交互性能消耗，根据微软官方文档，在数据类型的处理上，c#定义了Blittable Types和Non-Blittable Types，其中bool和string属于Non-Blittable Types，意思是他们在c和c#中的内存表示不一样，意味着从c传递到c#时需要进行类型转换，降低性能，而string还要考虑内存分配（将string的内存复制到托管堆，以及utf8和utf16互转）。

考虑在lua中只使用自己管理的id，而不直接引用c#的object

避免lua引用c#

object带来的各种性能问题的其中一个方法就是自己分配id去索引object，同时相关c#导出函数不再传递object做参数，而是传递int。

这带来几个好处：

• 函数调用的性能更好；
• 明确地管理这些object的生命周期，避免让lua自动管理这些对象的引用，如果在lua中错误地引用了这些对象会导 致对象无法释放，从而内存泄露；
• c# object返回到lua中，如果lua没有引用，又会很容易马上gc，并且删除ObjectTranslator对object的引用。自行管理这个引用关系，就不会频繁发生这样的gc行为和分配行为；

故 之前的LuaUtil.SetPos(GameObject obj, float x, float y, float z) 可以进一步优化为

LuaUtil.SetPos(int objID, float x, float y, float z)。

然后我们在自己的代码里头记录objID跟GameObject的对应关系，如果可以，用数组来记录而不是dictionary，则会有更快的查找效率。如此下来可以进一步省掉lua调用c#的时间，并且对象的管理也会更高效

然后用几个不同的调用方式来设置transform的position

方式1：gameobject.transform.position = Vector3.New(1,2,3)

方式2：gameobject:SetPos(Vector3.New(1,2,3))

方式3：gameobject:SetPos2(1,2,3)

方式4：GOUtil.SetPos(gameobject, Vector3.New(1,2,3))

方式5：GOUtil.SetPos2(gameobjectid, Vector3.New(1,2,3))

方式6：GOUtil.SetPos3(gameobjectid, 1,2,3)

分别进行1000000次，结果如下

以下是几个对比测试，你可以复制代码到你的编辑器中，进行测试

a = os.clock()
for i = 1,10000000 do
  local x = math.sin(i)
end
b = os.clock()
print(b-a) --1.113454



a = os.clock()
local sin = math.sin
for i = 1,10000000 do 
 local x = sin(i)
end
b = os.clock()
print(b-a) --0.75951

关于字符串

1. 使用运算符..

每次拼接都需要申请新的空间，旧的 result 对应的空间会在某时刻被Lua的垃圾回收期GC，且随着result不断增长，越往后会开辟更多新的空间，并进行拷贝操作，产生更多需要被GC的空间，所以性能降低。

2. 使用 table.concat (table [, sep [, start [, end]]]) 函数

table.concat 底层拼接字符串的方式也是使用运算符.. ，但是其使用算法减少了使用运算符..的次数，减少了GC，从而提高效率。主要思路：采用二分思想，用栈存储字符串，新入栈的字符串与下方的字符串比较长度，大于则使用运算符..拼接成新字符串，并移除栈顶的字符串，不断向下直至遇到长度更大的字符串或者栈底，这样保持最大的字符串位于栈底，栈呈现金字塔的形状，最终在使用运算符..将栈中的字符串拼接成最终的字符串。

在大字符串连接中，我们应避免..。应用table来模拟buffer，然后concat得到最终字符串。

（补充:这个在lua5.3有优化。如果是连续的..性能会更好，也就是说如果写在同一行中

例如: aa..bb..cc.dd.ee）