一个c++剧情脚本指令系统

　项目希望能够实现一些剧情动画,类似角色移动,镜头变化,台词展现等.剧情动画这东西随时需要修改调整,不能写死在代码里.考虑之后认为需要做一个简单的DSL来定制剧情脚本,策划在脚本里按顺序写入命令,然后我们解释命令执行即可.

　　项目的很多功能系统并没有能够实现导入lua中,非我所能决定,若可以则使用lua方便不少.因此我决定使用C++来制作这个剧情脚本DSL.

　　使用boost的spirit来负责脚本的解析,使用asio的coroutine简化了指令处理逻辑.

　　DSL当然不能太复杂,第一个版本看起来类似:

role_walk	LEFT		100;
role_dialog	"stop!!!"	4;
role_jump	FORWARD;
role_walk	RIGHT		200;
monster_dialog	"byebye!!!"	2;
monster_run	RIGHT		400
role_walk	RIGHT		500;
role_jump	BACK;

　　稍加按上边指令流程走下来,会发现一些指令是有延时性的.比如走,跑等,都需要移动到目标地点才算结束.当遇到这个指令时,我们是继续往下解析指令,还是在当前指令阻塞呢?遇到指令立即解析执行,那很可能在一帧里就把脚本的所有指令都执行完毕了,本来30秒的剧情在不到1/60秒里结束了.如果遇到延时性指令立即阻塞呢,会遇到可能有几条延时性指令同时开始的场景.因此决定再加上一个规则,使用方括号括起来的脚本指令,将强制同时执行,第二版本如下:

role_walk	LEFT		100;
role_dialog	"stop!!!"	4;
role_jump	FORWARD;
role_walk	RIGHT		200;
monster_dialog	"byebye!!!"	2;
[
monster_run	RIGHT		400
role_walk	RIGHT		500;
]
role_jump	BACK;   　

　至此我认为脚本的规则能适应足够多场景了.该脚本暂不需要控制结构,控制条件在脚本进行时都预先知道了.

　这是脚本解析代码.

#ifndef __MovieCommandAST_H__
#define __MovieCommandAST_H__

#include <boost/fusion/include/adapt_struct.hpp>
#include <boost/variant/variant.hpp>
#include <boost/variant/recursive_variant.hpp>
#include <boost/fusion/include/std_pair.hpp>

namespace MovieScript
{
    typedef boost::variant<std::string, int, float>        ArgType;
    typedef std::vector<ArgType>                        ArgList;

    namespace Parser
    {
        struct command_atom
        {
            std::string        cmd;
            ArgList            args;
            command_atom():cmd("") {}
        };

        struct command_flow;
        typedef boost::variant<boost::recursive_wrapper<command_flow>, command_atom> command_unit;

        typedef std::list<command_unit> CommandUnitList;

        struct command_flow
        {
            CommandUnitList cmd_flow;
        };

    }
}

BOOST_FUSION_ADAPT_STRUCT
(
MovieScript::Parser::command_atom,
(std::string, cmd)
(MovieScript::ArgList, args)
)

BOOST_FUSION_ADAPT_STRUCT
(
MovieScript::Parser::command_flow,
(MovieScript::Parser::CommandUnitList, cmd_flow)
)

#endif

#ifndef __MovieCommandEnumParser_H__
#define __MovieCommandEnumParser_H__

#include <boost/spirit/include/phoenix_operator.hpp>
#include <boost/spirit/include/qi.hpp>
#include <boost/config/warning_disable.hpp>

namespace MovieScript
{
    namespace fusion = boost::fusion;
    namespace qi = boost::spirit::qi;
    namespace phoenix = boost::phoenix;
    namespace ascii = boost::spirit::ascii;

    namespace Parser
    {
        struct Enum_ : qi::symbols<char, int>
        {
            Enum_()
            {
                add
                    ("LEFT"    , )
                    ("RIGHT"   , )
                    ("FORWARD"  ,)
                    ("BACK"   , )
                    ("STAY"   , )
                    ;
            }

        } Enum;        

        template <typename Iterator>
        struct EnumParser : qi::grammar<Iterator, int()>
        {
            EnumParser() : EnumParser::base_type(start)
            {
                using qi::eps;
                using qi::lit;
                using qi::_val;
                using qi::_1;
                using ascii::char_;

                start = eps [_val = ] >>
                    ( Enum    [_val += _1] )
                    ;
            }

            qi::rule<Iterator, int()> start;
        };
    }
}

#endif

#ifndef __MovieCommandParser_H__
#define __MovieCommandParser_H__

#include <boost/spirit/include/qi.hpp>
#include <boost/config/warning_disable.hpp>
#include <boost/fusion/include/std_pair.hpp>
#include <boost/spirit/include/phoenix_object.hpp>
#include <boost/spirit/include/phoenix_core.hpp>
#include <boost/spirit/include/phoenix_operator.hpp>
#include <boost/spirit/include/phoenix_fusion.hpp>
#include "MovieCommandAST.h"

namespace MovieScript
{
    namespace fusion = boost::fusion;
    namespace qi = boost::spirit::qi;
    namespace phoenix = boost::phoenix;
    namespace ascii = boost::spirit::ascii;

    namespace Parser
    {
        template<typename Iter>
        struct commnent_grammar : qi::grammar<Iter>
        {
            qi::rule<Iter> _skipper;

            commnent_grammar():base_type(_skipper)
            {
                using qi::eol;
                using qi::omit;
                using ascii::char_;
                using ascii::blank;
                using qi::lit;

                _skipper = omit[lit("//") >> *(char_ - eol)] | blank;
            }
        };

        template <typename Iterator>
        struct cmd_grammar : qi::grammar<Iterator, command_flow(), commnent_grammar<Iterator>>
        {
            typedef commnent_grammar<Iterator> skipper;
            qi::rule<Iterator, command_flow(), skipper> cmd_flow;
            qi::rule<Iterator, command_unit(), skipper> cmd_unit;
            qi::rule<Iterator, command_atom(), skipper> cmd_atom;
            qi::rule<Iterator, std::string(), skipper>  cmd_name, enum_name;
            qi::rule<Iterator, ArgType(), skipper>      argtype;
            qi::rule<Iterator, ArgList(), skipper>      arglist;

            cmd_grammar() : cmd_grammar::base_type(cmd_flow)
            {
                using qi::lit;
                using qi::lexeme;
                using qi::int_;
                using qi::float_;
                using qi::eps;
                using qi::eol;
                using qi::bool_;
                using ascii::char_;
                using ascii::alpha;
                using ascii::alnum;
                using ascii::string;
                using namespace qi::labels;

                using phoenix::construct;
                using qi::on_error;
                using qi::fail;
                using qi::debug;

                cmd_name =    lexeme[ +(alpha | alnum | char_('_')) ];
                enum_name = lexeme[ +(alpha | alnum | char_('_')) ];
                argtype = float_ | bool_ | enum_name ;
                cmd_atom =    cmd_name >> *(argtype) ;
                cmd_unit =    (lit('[') >> +eol >> cmd_flow >> +eol >> lit(']')) | (cmd_atom);
                cmd_flow =    eps >> *eol >> cmd_unit % (+eol);

            }
        };

    }

}

#endif

上边代码将指令流看做是可递归的.方括号内的指令集仍可包含方括号.虽然暂时用不上,但这个概念是有用的.今后可修改规则令指令流可递归解析及执行.没有解析双引号,为了本地化方便,台词使用序号索引.这个脚本称不上语言,若想添加与游戏内联系的变量,控制结构等,还需要一个中间数据结构来与游戏传递消息,保存状态.这已经超出了该脚本的设定功能.但若真要深入做下去,显然需要实现这些.那就相当于做一个类似lua的语言了,这不只是单靠spirit所能解决的问题.

　　现在来看下脚本处理流程.

　　1　　扫描脚本文件,按顺序解析出一个指令链表.

　　2　　读取指令链表,每遇到指令则推送,如果遇到方括号,则推送方括号内的所有指令.

　　4　　接收推送的指令,如果是即时性的指令,立即执行.如果是延时性的指令,需要一个判断条件,未达成则一直执行.

　　5　　回到2.

　　6 　　读到链表结尾,剧情脚本结束.

　　

　　推送指令然后执行类似一个管道流操作,或者可以看做生产者和消费者的关系.处理这种场景使用协程能将程序逻辑写的很自然.如下是我的代码片段.使用协程,在一个循环里处理了推送指令和执行2个动作.

bool Processer::pump()
{
    static CommandUnitList::const_iterator it;
    reenter(&coro_stream)
    {
        for(it = g_cmd_glows.cmd_flow.begin(); it != g_cmd_glows.cmd_flow.end();)
        {
            if( ! is_block() ) {
                boost::apply_visitor(command_flow_handler(this), *it);
                block();
                yield return true;
            }

            execute();
            yield return true;
        }
        shutdown();
        yield return false;
    }
    return false;
}

pump每帧都被调用.但是reenter(&coro_stream){ ... } 内的for循环每次只执行一步,而非全部执行.首先执行boost::apply_vistor读取指令,下一个循环将执行execute(),若block标志被改变,则继续读取指令.在一个循环里实现了异步顺序处理.没有协程不是说做不了,但使用协程,就可以在短短的这个循环里写出清晰简单的逻辑.

不满意的地方是对指令的抽象.当等到推送指令后(实际上只是一个包含指令名字和参数的结构),我们需要把它构建为一个游戏能真正执行的指令,就是转化为对游戏功能执行函数的调用.我的本意是将游戏功能执行函数绑定到指令上,令指令与具体的游戏功能解耦.实际遇到一个参数传递的问题.从脚本解析出来的参数,放在一个vector里.除非游戏功能执行函数直接以这个vector作为输入参数,否则必须将vector逐个元素解开再传入.问题来了,每条指令参数的类型,数量都是不同的,于是每条指令不得不也是"特定"的.如果你有一个指令基类,也许就意味着每条指令就是一个子类.若c++参数能在类似lua在调用处展开(lua参数实际是table),无疑很有用.没找到好的办法.仍用传统的类结构实现指令.

        class ICommandExecutor
        {
            command_atom cmd_atom;
            Private::coroutine coro_executor;

        public:
            ICommandExecutor();
            ICommandExecutor(const command_atom& cmd_atom_);
            ICommandExecutor(const ICommandExecutor& cmd);

            bool execute();
            void setdowned() { _downed = true; }

            template<class ReturnType>
            ReturnType getValue(int pos)
            {
                return boost::get<ReturnType>(cmd_atom.args.at(pos));
            }

        protected:
            virtual bool run_exec();
            virtual bool enter_exec();
            virtual bool leave_exec();
            virtual bool downed();

            bool _downed;
        };

指令的执行仍可利用协程改善逻辑.execute()的实现:

bool ICommandExecutor::execute()
{
    reenter(&coro_executor)
    {
        yield return enter_exec();
        while(!downed())
        {
            yield return run_exec();
        }
        yield return leave_exec();
    }
    return false;
}

这里我把指令运行分为了进入,运行,离开三个阶段.实现这三个阶段的顺序实现需要某种状态机制.而使用协程,逻辑看起来就清爽了.

一个简单的指令工厂.

        class CommandFactory
        {
        public:
            typedef boost::function< ICommandExecutor*(const command_atom&) >    CreateCommandFunction;
            typedef Loki::SingletonHolder<CommandFactory>                        MySingleton;

            inline static CommandFactory& Instance()
            { return MySingleton::Instance(); }

            ICommandExecutor* create(const command_atom& cmd_atom);
            void register_commnad(const std::string& cmdname, CreateCommandFunction creator);

        private:
            typedef std::map<std::string, CreateCommandFunction>    IdToCommandMap;
            IdToCommandMap    id_to_command_map;
        };

        template<class CommandExecutorType>
        class CommandExecutorNew
        {
        public:
            static ICommandExecutor* create(const command_atom& cmd_atom)
            {
                return new CommandExecutorType(cmd_atom);
            }
        };