利用Python进行游戏脚本编程，不愧是最强的脚本语言
使用腳本語言可以更加快速地開發(fā)游戲邏輯，而不必?fù)?dān)心由于 C++ 程序員的粗心大意所造成的后果。使用已有的腳本語言可以節(jié)省開發(fā)新型自定義語言的時(shí)間和開銷，并且這些語言通常要比自己創(chuàng)造的語言更加的強(qiáng)大。
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Python 對于游戲腳本語言來說是一種不錯(cuò)的選擇，它很強(qiáng)大，容易嵌入使用，能夠無縫地使用 C/C++ 進(jìn)行擴(kuò)展，包含很多腳本語言所具有的高級(jí)特性，并且它可以用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程[TR1: automating production]。另外，關(guān)于 Python 的書籍、開發(fā)工具 和 庫 很豐富，使得我們很容易從其他開發(fā)者那里受益。
下來就談一談我們在 Humongous 娛樂公司將 Python 集成進(jìn)新游戲引擎的一些經(jīng)驗(yàn)。說明我們選擇 Python 的原因、獲得的收益、遇到的問題，以及我們是怎樣解決它們的。
為什么要使用腳本語言
C++ 是一種強(qiáng)大的語言，并且是 C 語言的巨大改進(jìn)，但它并不是完成所有任務(wù)的最佳選擇。C++ 非常強(qiáng)調(diào)運(yùn)行時(shí)性能 [Stroustrup94]，譬如，假如一個(gè)語言特性使得程序跑起來變慢，那么這個(gè)特性便不會(huì)加入 C++ 語言中。C++ 程序員也因此背負(fù)了很多的限制和煩惱。
這里列出一些限制，C++ 程序員經(jīng)常遭遇這些事情但很少注意它們的存在：
- 手工管理內(nèi)存：C++ 程序員的大量時(shí)間都花在考慮調(diào)用 delete 的適當(dāng)時(shí)機(jī)。
- 鏈接過程：C++ 模塊（在編譯時(shí)或加載時(shí)）鏈接在一起，因此在運(yùn)行時(shí)，無需進(jìn)行的函數(shù)地址的解析。這提高了運(yùn)行時(shí)的性能，但是卻使 編輯/測試 周期變長了。
- 缺乏自省能力 [TR2: introspection]：C++ 有自己的方式知道一個(gè)類中包含哪些成員，但是這種方式需要編寫過多的加載和存儲(chǔ)對象的代碼，而在一些腳本語言中這只需調(diào)用一個(gè)內(nèi)建函數(shù)就可以完成。
C++ 是靜態(tài)的，而腳本語言是動(dòng)態(tài)的。簡單地說，C++ 的程序運(yùn)行地很快，但是腳本語言能讓你編碼更快。
所以，C++ 應(yīng)該只用在你希望優(yōu)化運(yùn)行時(shí)性能的地方。現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度都足夠快，對于大多數(shù)代碼來說性能都不是問題。如果你用 C++ 開發(fā)那些用腳本語言也能實(shí)現(xiàn)的程序，那么你是在錯(cuò)誤的事情上進(jìn)行優(yōu)化。
SCUMM 的問題
Humongous 公司已經(jīng)使用 SCUMM (Script Creation Utility for Maniac Mansion) 創(chuàng)造了 50 多個(gè)游戲。SCUMM 是一個(gè)強(qiáng)大的 冒險(xiǎn)游戲 開發(fā)語言，但是它有一些局限性。SCUMM 是十多年前寫的，它缺少一些現(xiàn)代語言的特性。
盡管 SCUMM 有持續(xù)的補(bǔ)丁和維護(hù)，它也沒有辦法像其它語言一樣健壯和有完備的功能了。
為什么選擇 Python
我們有過創(chuàng)造一種新型的、現(xiàn)代的 私有語言的想法，但最終明智地放棄了這種想法。我們的職責(zé)是在做游戲，而不語言。
我們在每年花費(fèi)大量開銷維護(hù)一套私有工具的情況下，確實(shí)希望使用一種已有的腳本語言而不是重新創(chuàng)造一種。使用已有語言更快地投入工作，花費(fèi)更少的開銷，并且通常情況下要比我們創(chuàng)造的好，并且以后會(huì)發(fā)展地更好，即使我們不用它工作。
一旦我們決定要使用已有的腳本語言，就需要從中選擇一種。我們需要一種支持 面向?qū)ο缶幊?#xff0c;并且能嵌入到我們游戲中的語言，而且它不存在任何技術(shù)和許可授權(quán)上的問題。
我們考慮了 Lua [Lua01] 和 Python [Python02]，這兩種語言已經(jīng)被應(yīng)用在某些游戲中了。
Lua 較小，更加容易嵌入到應(yīng)用程序中，并且有一些很棒的語言結(jié)構(gòu)。但是，那時(shí)我們發(fā)覺 Lua 的文檔有些粗略，這大概是因?yàn)?Lua 是比 Python 更新的語言。
Python 比 Lua 有更多的擴(kuò)展模塊，更多的參考書籍，并且 stackless Python [Tismer01] 很適合為對象 AI 創(chuàng)建微線程[TR3: micro-threads]。最后我們沒有選擇 Python 的 stackless 版本，但開始用 Python 寫自動(dòng)生成腳本，這給了我們繼續(xù)使用 Python 的動(dòng)力。當(dāng)了解了 Python 后，我們喜歡上了它的語法，最后選擇了它。
在我們決定之后，這兩種語言都發(fā)生了改進(jìn)：Lua 已經(jīng)變成 stackless，而 Python 有了生成器，這個(gè)能提供一些相似的功能。現(xiàn)在任何一種都是安全的選擇。
誰在游戲中使用了 Python
Python 已經(jīng)被使用在很多游戲中，包括：
- ToonTown - http://www.toontown.com/
- EveOnline - http://www.eve-online.com/
- Blade of Darkness - http://www.codemastersusa.com/blade/
還有很多其它的游戲，只是我們很難確認(rèn)，例如至少有一個(gè) PS2 游戲使用了 Python。
同時(shí) Python 也至少用在兩個(gè)游戲引擎中：
- Game Blender - http://www.blender.nl/gameBlenderDoc/python.html
- PyGame - http://www.pygame.org/
一個(gè)生成腳本示例
下面是一段 Python 代碼示例，它是一個(gè)遞歸生成所有 VC++ 工作區(qū)的簡單生成腳本。它只有以下幾行：
源碼打印？
加上更多的代碼，可以讓這個(gè)腳本 [Dawson02] 分析輸出結(jié)果，然后給團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)人發(fā)送一份結(jié)果報(bào)告郵件。不像某些其它腳本語言，上面代碼有很好的可讀性。使用 Python 來寫生成腳本和游戲腳本將會(huì)省卻很多學(xué)習(xí)的時(shí)間。
這個(gè)生成腳本示例也顯示了一些對 Python 新手很頭疼的問題。Python 的流程控制由縮進(jìn)指明，而不使用 begin/end 聲明或大括號(hào)。
我用了很短的時(shí)間來適應(yīng)這種規(guī)則，最后我發(fā)現(xiàn)這種規(guī)則很有效。我曾經(jīng)不止一次討論過 C/C++ 中的大括號(hào)應(yīng)該寫在哪里，我想 Python 程序員有更高的工作效率，因?yàn)樗麄儾挥没ㄙM(fèi)時(shí)間爭論 K&R 及其它縮進(jìn)風(fēng)格[TR4: indenting style] 的事情。因?yàn)榇a塊由縮進(jìn)定義，編寫時(shí)便不會(huì)出現(xiàn)任何不符合 Python 編譯器規(guī)則的縮進(jìn)（因?yàn)槟菢拥脑?#xff0c;程序就會(huì)出錯(cuò)）。
要注意的是，當(dāng)你混用 TAB 和空格進(jìn)行縮進(jìn)時(shí)，可能出現(xiàn)問題。大多數(shù)程序員使用寬度為 3 個(gè)或 4 個(gè)空格的 TAB 縮進(jìn)，但是在 Python 編譯器內(nèi)部卻使用 8 個(gè)空格的縮進(jìn)，混合使用 TAB 和空格可能導(dǎo)致語法錯(cuò)誤。如果你完全地使用空格或 TAB 進(jìn)行縮進(jìn)，并且使用一個(gè)能夠提示混用空格、TAB 縮進(jìn)警告的 IDE，那么便沒有什么問題。
游戲腳本示例
下面的示例是我們的第一個(gè) Python/C++ 游戲中的一些 Python 代碼。這些代碼是 Python 正在執(zhí)行的一個(gè)主循環(huán)，它調(diào)用了其它的模塊，這些模塊甚至可以用其它語言編寫：
源碼打印？
因此，我們的游戲由 Python 啟動(dòng)，并在需要時(shí)調(diào)用 C++ 程序。
它是如何工作的
Python 程序由模塊組成，當(dāng)在一個(gè)源文件中使用另一個(gè)源文件中定義的函數(shù)時(shí)，需要導(dǎo)入那個(gè)文件。例如，gameai.py 有一個(gè) UpdateAI 函數(shù)，那么在其它 Python 源文件中可以這樣調(diào)用它：
源碼打印？
游戲程序員能夠想到的一個(gè)很棒的事情是，如果 UpdateAI() 跑起來很慢，那么可以用 C++ 來重寫它。為了做到這點(diǎn)，在 gameai.py 中的函數(shù)和類型需要用 C++ 實(shí)現(xiàn)，并且在 Python 中注冊為原先的模塊名。之后，使用者能夠繼續(xù)導(dǎo)入并使用 gameai 模塊，而不需要任何更改。
因此，Python 模塊能夠幫你簡單地用 Python 搭建你的整個(gè)游戲框架，而在適當(dāng)?shù)牡胤接?C++ 代碼實(shí)現(xiàn)。
粘合代碼 (Glue Code)
如果你自己手工編寫讓 C++ 代碼和 Python 協(xié)同工作的粘合代碼，那將是一件枯燥繁瑣的事情 [TR5: glue code]。一個(gè)能夠產(chǎn)生粘合代碼的系統(tǒng)框架是很重要的。
Swig, Boost, CXX 等 [Abrahams01] 能幫你產(chǎn)生代碼，更方便地將 Python 和 C++ 粘合起來。還有 Fubi[Bilas01]，它是一個(gè)通用的框架，可以將 C++ 的函數(shù)和類映射到一種腳本語言中。
早期，大多數(shù)這些粘合代碼框架都依靠分析 C++ 頭文件工作。因此，它們受到暴露的 C++ 頭文件的限制，并且一些框架不支持從 C++ 類派生出 Python 類。后來，這些框架都有所改進(jìn)，所以現(xiàn)在還是值得考慮的。
而我們決定做一個(gè)自己的方案，它可以根據(jù)類的 IDL 描述或?qū)С龊瘮?shù)來生成粘合代碼。它的代碼叫做 Yaga，是一個(gè)遞歸命名法，表示 Yaga is A Game Architecture。
一個(gè)典型的 Yaga IDL 代碼如下：
它可以生成以下粘合代碼，還有其它一些代碼：
源碼打印？
使用這個(gè)框架可以很簡單地導(dǎo)出類和函數(shù)，從 C++ 類派生 Python 類，將 C++ 的數(shù)組和 vector 映射為 Python 的序列類型，以及更多的事。
內(nèi)存分配
Python 之中任何東西都是對象，對象被分配內(nèi)存。因?yàn)樗械膶ο蠖加幸糜?jì)數(shù)，所有你不用擔(dān)心釋放內(nèi)存。但是，如果你是在編寫游戲，尤其是控制臺(tái)游戲（譯注：指次時(shí)代及專用游戲機(jī)平臺(tái)游戲），你必需要明白這些內(nèi)存從何處分配而來，以及分配過程會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片的嚴(yán)重性。
為了控制這個(gè)性能問題，你需要隔離 Python，使其有自己的內(nèi)存分配場。你需要重定向所有的內(nèi)存分配操作到一個(gè)自定義的分配器上，它從一個(gè)固定大小的分配場中分配內(nèi)存。只要你預(yù)留足夠大小的緩沖區(qū)，大于最大的 Python 歷史分配額度（原文：leave enough of a buffer above the maximum Python memory footprint），應(yīng)該就能避免內(nèi)存碎片問題。
另一個(gè)內(nèi)存問題是沒有釋放的塊。這通常在 Python 中不是問題，因?yàn)槊總€(gè)對象都有引用計(jì)數(shù)，當(dāng)變量離開作用域或者被顯式刪除，其引用計(jì)數(shù)就會(huì)減一，當(dāng)計(jì)數(shù)為 0 時(shí)，對象就被釋放，對象生命結(jié)束。
試想這樣情況，一個(gè)被忘記的變量，它關(guān)聯(lián)了一串其它的對象，這時(shí)就會(huì)阻礙這些對象的釋放，所以你應(yīng)該對清理對象保持警惕。然而，更糟糕的事情是循環(huán)引用問題，例如：對象 A 包含對象 B，但是對象 B 有一個(gè)回調(diào)指針指向?qū)ο?A，那么這兩個(gè)對象永遠(yuǎn)都不會(huì)被刪除。Python 的開發(fā)者們意識(shí)到這個(gè)問題，在最近的 Python 版本中加入了一個(gè)垃圾收集器，它搜尋無法訪問到達(dá)的對象，并將其全部清除。
垃圾收集器對于游戲是很糟的，因?yàn)闊o法預(yù)知它們的運(yùn)行時(shí)間，并且可能運(yùn)行很長時(shí)間，使得畫面的幀率降低。因此，游戲程序中需要禁用垃圾收集器，這個(gè)做起來很簡單，隨后在每個(gè)游戲關(guān)卡后顯式地調(diào)用它。垃圾收集器同時(shí)也能告訴你 有多少無法訪問到達(dá)的對象仍然在分配中，這個(gè)可以幫助你跟蹤循環(huán)引用的情況，之后你可以手工地解決它們，這相當(dāng)于 Python 的內(nèi)存泄露檢查。
性能
如果你用 Python 做一些繁重的浮點(diǎn)計(jì)算工作，和 C++ 的性能相比會(huì)很讓人失望。Python 是一個(gè)慢語言，每個(gè)對象引用都意味著進(jìn)行哈希表查詢，每個(gè)函數(shù)調(diào)用也一樣。這根本不能和 C++ 的性能相提并論，后者的變量位置和函數(shù)調(diào)用地址在編譯時(shí)就決定了。
但這并不意味著 Python 不適合做游戲編程，而是你需要在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)用它。如果拿字符串操作或 C++ STL 的 set 和 map 類型操作做對比，那么 Python 代碼也許會(huì)做地更快。Python 的字符串操作函數(shù)是用 C 寫的，并且 Python 的引用計(jì)數(shù)對象模型能夠避免一些 C++ string 類的字符串復(fù)制過程。set 和 map 的大多數(shù)操作的復(fù)雜度是 O(log n)，而對于 Python 的哈希表復(fù)雜度則是 O(1)。
你一定想，最好不要用 Python 寫 場景圖形遍歷 或 BSP 沖突檢測代碼。但是如果你用 C++ 寫它們，而后又導(dǎo)出到 Python 中使用，那么你就可以更快地編寫 AI 代碼。
請牢記 90/10 原則，這意味著對于 90% 的代碼，你不必過多操心它們的運(yùn)行時(shí)性能，而代碼的明確表達(dá)力和編碼的效率才是關(guān)鍵。
控制臺(tái)游戲
內(nèi)存和性能問題在控制臺(tái)游戲平臺(tái)上尤其重要。當(dāng)不存在虛擬內(nèi)存可以讓你漫不經(jīng)心做內(nèi)存分配的時(shí)候，保證在獨(dú)立的內(nèi)存分配場中分配 Python 內(nèi)存就顯得格外重要。同時(shí)，也要更明智地使用垃圾收集器 (as is using the garbage collector wisely)。
控制臺(tái)平臺(tái)沒有鍵盤、鼠標(biāo)和多顯示器，所以在控制臺(tái)平臺(tái)上運(yùn)行 Python 調(diào)試器用起來很不方便。遠(yuǎn)程調(diào)試是關(guān)鍵，它能讓你知道 Python 代碼的運(yùn)行過程。很幸運(yùn)，使用免費(fèi)的 HapDebugger[Josephson02] 可以很容易建立遠(yuǎn)程調(diào)試環(huán)境。
Python 使用 C 編寫，并且已經(jīng)被移植到多種編譯環(huán)境和平臺(tái)下，包括 PDA。因此，在某個(gè)控制臺(tái)游戲平臺(tái)下 Python 可能已經(jīng)有了很充分的發(fā)展。
Python 會(huì)花費(fèi)掉一小部分和控制臺(tái)游戲無關(guān)的內(nèi)存，但是在新一代游戲平臺(tái)上可以不用擔(dān)心這個(gè)，它們最小都有 24M 內(nèi)存。
法律問題
推向一種新的語言對于我們公司來說是個(gè)重大的決定，我覺得在進(jìn)行之前，它定是受到了公司律師們的祝福。
律師懂得法律，但他們通常不太懂編程。大多數(shù)程序員在引入開源代碼前都不會(huì)咨詢公司的律師，當(dāng)你確實(shí)問他們時(shí)，他們會(huì)認(rèn)為你正在問一些奇怪且偏僻的事情。他們的立即反應(yīng)是，認(rèn)為那是有風(fēng)險(xiǎn)、沒有保證的計(jì)劃。
如果你和一個(gè)擅長知識(shí)產(chǎn)權(quán)的律師長談，他會(huì)一直向你灌輸“使用開源軟件會(huì)讓你焦頭爛額”的思想。有一些案例指明，在“免費(fèi)發(fā)布”的源碼中包含專利或有版權(quán)的內(nèi)容時(shí)，有嚴(yán)重的法律問題隱患。當(dāng)你從商業(yè)軟件供應(yīng)商那里得到授權(quán)代碼時(shí)，他們會(huì)保護(hù)你免受法律責(zé)任，但對于開源軟件沒有人能給予授權(quán)許可 (with open source software there is no one to license it from)。
然而，開源社區(qū)對知識(shí)產(chǎn)權(quán)法律總是很警惕。例如 JPEG 已經(jīng)從它們的開發(fā)庫中移除了 LZW 算法代碼以避免專利問題 [IJG]。負(fù)責(zé)的程序員會(huì)關(guān)心授權(quán)許可問題，并且通常對 GPL 和 LPGL[FSF01] 以及他們的區(qū)別很熟悉。
將開源代碼引入商業(yè)產(chǎn)品存在很多風(fēng)險(xiǎn)。這些風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)嚴(yán)肅對待，但不應(yīng)該阻止對開源代碼的使用。有很多開源的開發(fā)庫使用在游戲開發(fā)中，Python 實(shí)在沒什么理由不被使用。
缺點(diǎn)
多語言開發(fā)增加了額外的復(fù)雜層次。同時(shí)調(diào)試兩種語言的代碼很困難，而且必須花費(fèi)時(shí)間維護(hù)綁定兩種語言的粘合代碼。
類似 Python 的動(dòng)態(tài)語言沒有編譯時(shí)類型檢查。這種情況初看讓人驚恐，但它的實(shí)際意味著，相比 C++ 你會(huì)遇到各式各樣不同的運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤，通常它們都很容易解決。
不同類型的換行符
UNIX (LF)、Mac OS (CR) 和 Windows (CR LF) 對待文本文件中一行的結(jié)束有不同的約定，這實(shí)在很糟。
Windows 上的 C/C++ 庫（譯注：指 Windows API 和 VC 運(yùn)行時(shí)庫）會(huì)做換行符轉(zhuǎn)換，所以 UNIX 文件能夠在 Windows 上讀取，可以將 Windows 文件像 UNIX 文件一樣的操作。UNIX 和 Macintosh 文本文件之間的共同點(diǎn)更少，只能依靠假定某個(gè)平臺(tái)上的文件都只是這個(gè)平臺(tái)上曾經(jīng)創(chuàng)建的，這個(gè)假設(shè)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這個(gè)假設(shè)在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下站不住腳，Python 也深受其害。直到現(xiàn)在，在 Windows 下寫的 Python 代碼可能無法在 Macintosh 下編譯，反之亦然。
這個(gè)問題的解決方法是，在運(yùn)行 Python 代碼前，將 Python 源文件通過一個(gè)文件過濾器（可以用 Python 開發(fā)？）執(zhí)行，另一種方法是以編譯后的字節(jié)碼形式發(fā)布 Python 代碼。但是，這兩種辦法都有缺點(diǎn)。最理想的是在計(jì)算機(jī)工業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)化文本文件格式，或者讓所有的文件 IO 庫實(shí)現(xiàn)讀取任意類型文本文件的能力。
這個(gè)問題在蘋果的 OS X 上更加有趣，換行符由運(yùn)行程序的模式而定，你可以運(yùn)行 UNIX 或 Macintosh 兩種模式程序。這會(huì)在一個(gè)系統(tǒng)下出現(xiàn)兩種不同的換行符，甚至不用重啟。
Python 的 Macintosh 版本最近修正了這個(gè)問題，在打開文件時(shí)檢查換行符并對每個(gè)文件進(jìn)行調(diào)整。將所有的換行符都規(guī)定為 UNIX 類型是一種可行的方法，它在所有平臺(tái)下都能工作，但是還是要留心這個(gè)問題。
調(diào)試器問題
很多 Python 程序員認(rèn)為自動(dòng)化測試和打印語句是他們唯一需要的調(diào)試工具，而使用調(diào)試器會(huì)影響編碼的產(chǎn)能。或許這對他們來說的確如此，但我已經(jīng)習(xí)慣于進(jìn)行源碼級(jí)調(diào)試，并且不會(huì)輕易放棄它。
PythonWin 是一個(gè)在 Windows 下的 Python 調(diào)試器兼 IDE（奇特吧？）。它是免費(fèi)的，有一些不錯(cuò)的功能，但也有一些缺點(diǎn)，如：只能在 Windows 下運(yùn)行，無法調(diào)試有自身消息循環(huán)的 Python 程序。
在 Humongous 娛樂公司，我們?yōu)?Macintosh 和 Windows 開發(fā)游戲，同時(shí)也涉及控制臺(tái)游戲的開發(fā)。我們需要一種能工作在所有三個(gè)平臺(tái)上的調(diào)試器，而最好的方案就是使用遠(yuǎn)程調(diào)試器。Python 的架構(gòu)使得編寫它的調(diào)試器很容易，再加上其它一些免費(fèi)組件，我們開發(fā)出了自己的 Python 調(diào)試器，我覺得它的效果比 PythonWin 好，并且具有遠(yuǎn)程調(diào)試功能。被調(diào)試的客戶端需要運(yùn)行一些額外代碼。調(diào)試接口是 socket 上的 ASCII 文本，另外，我們還沒考慮將調(diào)試器客戶端移植到更多其它平臺(tái)的問題。
因?yàn)槲覀兿Ｍ芯﹂_發(fā)游戲本身，而不是語言工具，所以決定再次借用開源的力量。我們在 Python 社區(qū)發(fā)布了 HAP 調(diào)試器 (Humongous Addition to Python)，將其作為一個(gè)開源項(xiàng)目[Josephson02]。這是一個(gè)回饋社區(qū)的好機(jī)會(huì)，并且我們也從維護(hù)這個(gè)調(diào)試工具的事務(wù)中解放出來。
我們還沒有解決的問題是調(diào)試器的性能問題。大多數(shù)編譯式語言實(shí)現(xiàn)調(diào)試斷點(diǎn)的方法是，將常規(guī)指令替換為導(dǎo)致 CPU 異常的指令，如 x86 處理器的 int 3 中斷。這讓程序可以全速執(zhí)行，直到觸發(fā)中斷點(diǎn)。Python 不支持從異常處恢復(fù)執(zhí)行，所以不能使用斷點(diǎn)異常的方法。Python 調(diào)試器處理斷點(diǎn)的方法是 單步檢查代碼，即不停地在問自己“這一行有沒有斷點(diǎn)？”
這個(gè)性能影響的后果可能很嚴(yán)重。我們現(xiàn)在減小此影響的方法是，保證開發(fā)機(jī)器要比目標(biāo)機(jī)器快得多。還有，將所有重量級(jí)計(jì)算用 C++ 擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，這樣即使 Python 代碼拖慢了調(diào)試器，也不至于讓整個(gè)游戲速度太慢。這是一個(gè)可以解決的問題，只是 Python 的主要開發(fā)者還沒考慮過。
代碼安全和游戲作弊
C++ 程序員有時(shí)開玩笑說，刪除注釋和縮短變量名可以優(yōu)化代碼。然而，在 Python 中確實(shí)如此。
Python 代碼在運(yùn)行時(shí)被編譯成字節(jié)碼，并緩存起來以備后續(xù)運(yùn)行，所以刪除注釋的方法不會(huì)起到優(yōu)化程序的效果，但是縮短變量名則是另外一回事。大多數(shù)腳本語言都是在運(yùn)行時(shí)通過名字定位變量的，這也是腳本語言強(qiáng)大的原因之一，因?yàn)樗梢酝黄坪芏嘤?C++ 編譯時(shí)綁定造成的限制。然而，這也意味著變量名會(huì)一直伴隨著代碼而存在（譯注：C/C++ 等傳統(tǒng)編譯式語言則不同，經(jīng)優(yōu)化編譯后的 C/C++ 程序中沒有變量名而只有地址的概念）。
游戲程序中包含語義清晰 (scatological) 的變量名，會(huì)被人當(dāng)做笑談。更嚴(yán)重的問題是，如果在多人游戲中使用 Python 腳本，作弊者反編譯 Python 程序后會(huì)得到完整的變量和函數(shù)名，這比起通過反編譯 C++ 程序來破解游戲要更簡單。
Python 的優(yōu)點(diǎn)
Python 編程很有趣。Python 易于學(xué)習(xí)，有更高的生產(chǎn)效率，并且促使你使用另一種思維編程。學(xué)習(xí) Python 編程讓我成為更好的 C++ 程序員。
快樂的程序員有更高的學(xué)習(xí)效率和生產(chǎn)效率，他們傾向創(chuàng)造更好的游戲。Humongous 公司中使用 Python 開發(fā)游戲的團(tuán)隊(duì)，在整個(gè)公司中擁有最高的工作士氣。
Python 游戲編程系統(tǒng)（譯注：應(yīng)指開發(fā)工具、框架、類庫等）具有很高的生產(chǎn)效率，而且它們?nèi)匀辉诎l(fā)展之中。因?yàn)椴捎昧怂鼈?#xff0c;我們節(jié)省了很多資金。（原文：Productivity is higher with the Python game programming system, even though development is still being done on it. It is already clear that we will save a lot of money from this switch.）
用戶界面的開發(fā)，在 C++ 中可能花費(fèi)較長的時(shí)間，而在 Python 中可以使用一些新意的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。通常使用文本文件定義 GUI 元素的位置和關(guān)聯(lián)圖形資源，進(jìn)而定義菜單。在 C++ 中會(huì)使用硬編碼的函數(shù)和控件對象，掛鉤 GUI 元素；而在 Python 中，可將函數(shù)及對象名放入文本文件中，并在運(yùn)行時(shí)掃描它們。Python 的動(dòng)態(tài)和內(nèi)省特性 (introspective) 使得做起這些事來很自然。（譯注：C++ 也可使用讀取文本配置方式，自動(dòng)生成菜單，只是用 Python 的反射特性做起來更自然）
很多起先我們擔(dān)憂的 Python 語言限制問題都已成為過去。Python 的開發(fā)者們對該語言進(jìn)行持續(xù)地改進(jìn)，有時(shí)他們就像一直在滿足我們對 Python 特性需求的渴望一樣。
游戲存檔和讀檔
C++ 程序員要花費(fèi)很多時(shí)間解決腳本語言中不會(huì)出現(xiàn)的困難問題。例如，用 C++ 進(jìn)行游戲狀態(tài)的存儲(chǔ)和讀取就是一個(gè)麻煩問題，經(jīng)常要編寫大量的代碼。而且這種方法通常會(huì)導(dǎo)致，存檔只能和特定版本的游戲程序配合工作。而在 Python 中，使用 cPickle 模塊可以很方便的解決此問題，它可以存儲(chǔ)和讀取任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
下面例子中聲明了一個(gè)對象 mainObject，通常它是一個(gè)用戶自定義類對象，包含各種需要存儲(chǔ)的狀態(tài)的句柄，但為簡單起見，這里只把它做成一個(gè)列表。最初該列表包含數(shù)字 0 和一個(gè)字符串，然后將列表的第一個(gè)元素賦值為另外一個(gè)列表。這個(gè)過程可以繼續(xù)下去，讓 mainObject 包含任意復(fù)雜嵌套層次的對象，包括循環(huán)引用。
接下來保存著這個(gè) mainObject，這需要兩行代碼。一行導(dǎo)入 cPickle 模塊，另一行打開一個(gè)文件，將對象保存為二進(jìn)制格式。在開發(fā)時(shí)，保存為文本格式很有用，只需省略掉 dump() 的最后一個(gè)參數(shù)即可。
然后是裝載文件數(shù)據(jù)，這同樣需要兩行代碼。一行導(dǎo)入 cPickle 模塊，另一行重建 mainObject 對象，以及包含的子對象、列表、成員變量等。第三行打印出 mainObject 對象，可以看出已經(jīng)正確地恢復(fù)了嵌套的列表。
這個(gè) Python 特性在 C++ 基本功能中不存在。
生成器：游戲 AI 的微線程
微線程將對象狀態(tài)信息放到局部變量中（這是恰當(dāng)?shù)奈恢?#xff09;，從而極大簡化 AI 和對象更新代碼 [Carter01]。可以使用匯編語言的技巧將微線程放進(jìn) C++ 中，但是那樣很凌亂。在最近版本的 Python 中，微線程內(nèi)建于語言之中。現(xiàn)在使用微線程會(huì)工作地很好。
在 Python 中它們叫做生成器 (generator)，使用它們編寫函數(shù)，函數(shù)產(chǎn)生某個(gè)結(jié)果后，控制返回到主程序。主程序稍后可以重新喚醒它們，并從中斷處繼續(xù)運(yùn)行，并保持原來的局部變量值。下面的示例代碼展示創(chuàng)建一個(gè)對象，并移動(dòng)它們穿過屏幕。這個(gè)簡單例子并不能從微線程/生成器中得到實(shí)際的好處，它只是基本展示它們怎樣用來簡化 AI 和對象更新代碼。
即使你不使用生成器，在 Python 中實(shí)現(xiàn) AI 更新方法也比用 C++ 更干凈。因?yàn)槿绻愕哪巢糠?AI 代碼需要一些額外的臨時(shí)狀態(tài)時(shí)，Python 可以將它加入到對象中，然后在不需要時(shí)刪除它。而 C++ 因其靜態(tài)特點(diǎn)，不能在運(yùn)行時(shí)加入新的成員變量，這使你的對象在任何時(shí)候都必須包含所需的所有狀態(tài)。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的利用Python进行游戏脚本编程，不愧是最强的脚本语言的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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