Lua 学习记录

前言

啊，我真的懒得写了。明明应该好好学 Python 的，怎么学起 Lua 了……

其实，我是看到别人用 Lua 和 LÖVE 框架做了俄罗斯方块，自己也想做一个，才研究了一下 Lua （明明 Python 也可以做啊）。

配置

Lua

Lua 在官网上下载即可，然后配置环境变量，将包含 Lua 的文件夹路径加入环境变量中。之后就可以在命令行执行：

lua54

显示相关信息，则说明 Lua 配置成功。要注意的是，下载的版本不同，执行的命令可能也不同，我的版本是 lua-5.4.2 。这一问题在后面配置 VSCode 时还会遇到。

LÖVE

LÖVE 在这里下载，配置环境变量。将包含 LÖVE 的文件夹路径加入环境变量中。之后在命令行执行：

love

会启动默认的 LÖVE 程序。

VSCode

没错，我还是想用 VSCode ，所以就需要配置一下了。

VSCode 需要使用相应的拓展。我使用的是 Code Runner 和 Love2D Support ，在配置拓展时，需要对 Code Runner 的默认配置进行修改，并设置 love.exe 的路径（我也不知道为什么还要再设一次路径，明明有环境变量了）。

"code-runner.executorMap": {
	"lua": "lua54",
},
"pixelbyte.love2d.path": "xxx\\love-11.4-win64\\love.exe",

Code Runner 是用来跑 Lua 的， Love2D Support 是跑 LÖVE 的。在 Love2D Support 拓展的设置中，可以设置开启 LÖVE 的控制台，这样就能看见 print()的输出了（草）。

测试

测试 Lua 的情况。

print("hello world!")
print("你好，世界！")

如果中文输出出现乱码，很有可能因为使用的终端是 cmd ，有两种方法解决该问题。第一种方法是将使用的终端改为 powershell；第二种方法则是将 cmd 的编码改为 UTF-8 。

"terminal.integrated.defaultProfile.windows": "PowerShell",
"terminal.integrated.shellArgs.windows": ["/K chcp 65001 >nul"],

测试 LÖVE 的情况。

-- 初始化矩形的一些默认值
function love.load()
    x, y, w, h = 20, 20, 60, 20
end

-- 每一帧增加矩形的尺寸
function love.update(dt)
    w = w + 1
    h = h + 1
end

-- 绘制有颜色的矩形
function love.draw()
    love.graphics.setColor(0, 100, 100)
    love.graphics.rectangle("fill", x, y, w, h)
end

按住 Alt + L，应当会有 LÖVE 程序启动，绘制一个不断变大的青色矩形。当然，拓展的这个快捷键可以在设置中进行修改。

编写游戏

基础

配置文件

在游戏目录中的 conf.lua 文件夹，会在 LÖVE 模块加载前运行，可以使用该文件重写 love.conf 函数。

love.conf 函数有一个参数，该参数是一个包含所有默认值的 table 类型参数。通过 love.conf 函数，可以修改默认值，关闭不需要的模块：

function love.conf(t)
	-- 修改默认值
    t.window.width = 1024
    t.window.height = 768
    
    -- 关闭不需要的模块
    t.modules.joystick = false
    t.modules.physics = false
end

以下是 11.3 和 11.4 的全部默认值：

function love.conf(t)
    t.identity = nil                    -- The name of the save directory (string)
    t.appendidentity = false            -- Search files in source directory before save directory (boolean)
    t.version = "11.3"                  -- The LÖVE version this game was made for (string)
    t.console = false                   -- Attach a console (boolean, Windows only)
    t.accelerometerjoystick = true      -- Enable the accelerometer on iOS and Android by exposing it as a Joystick (boolean)
    t.externalstorage = false           -- True to save files (and read from the save directory) in external storage on Android (boolean) 
    t.gammacorrect = false              -- Enable gamma-correct rendering, when supported by the system (boolean)

    t.audio.mic = false                 -- Request and use microphone capabilities in Android (boolean)
    t.audio.mixwithsystem = true        -- Keep background music playing when opening LOVE (boolean, iOS and Android only)

    t.window.title = "Untitled"         -- The window title (string)
    t.window.icon = nil                 -- Filepath to an image to use as the window's icon (string)
    t.window.width = 800                -- The window width (number)
    t.window.height = 600               -- The window height (number)
    t.window.borderless = false         -- Remove all border visuals from the window (boolean)
    t.window.resizable = false          -- Let the window be user-resizable (boolean)
    t.window.minwidth = 1               -- Minimum window width if the window is resizable (number)
    t.window.minheight = 1              -- Minimum window height if the window is resizable (number)
    t.window.fullscreen = false         -- Enable fullscreen (boolean)
    t.window.fullscreentype = "desktop" -- Choose between "desktop" fullscreen or "exclusive" fullscreen mode (string)
    t.window.vsync = 1                  -- Vertical sync mode (number)
    t.window.msaa = 0                   -- The number of samples to use with multi-sampled antialiasing (number)
    t.window.depth = nil                -- The number of bits per sample in the depth buffer
    t.window.stencil = nil              -- The number of bits per sample in the stencil buffer
    t.window.display = 1                -- Index of the monitor to show the window in (number)
    t.window.highdpi = false            -- Enable high-dpi mode for the window on a Retina display (boolean)
    t.window.usedpiscale = true         -- Enable automatic DPI scaling when highdpi is set to true as well (boolean)
    t.window.x = nil                    -- The x-coordinate of the window's position in the specified display (number)
    t.window.y = nil                    -- The y-coordinate of the window's position in the specified display (number)

    t.modules.audio = true              -- Enable the audio module (boolean)
    t.modules.data = true               -- Enable the data module (boolean)
    t.modules.event = true              -- Enable the event module (boolean)
    t.modules.font = true               -- Enable the font module (boolean)
    t.modules.graphics = true           -- Enable the graphics module (boolean)
    t.modules.image = true              -- Enable the image module (boolean)
    t.modules.joystick = true           -- Enable the joystick module (boolean)
    t.modules.keyboard = true           -- Enable the keyboard module (boolean)
    t.modules.math = true               -- Enable the math module (boolean)
    t.modules.mouse = true              -- Enable the mouse module (boolean)
    t.modules.physics = true            -- Enable the physics module (boolean)
    t.modules.sound = true              -- Enable the sound module (boolean)
    t.modules.system = true             -- Enable the system module (boolean)
    t.modules.thread = true             -- Enable the thread module (boolean)
    t.modules.timer = true              -- Enable the timer module (boolean), Disabling it will result 0 delta time in love.update
    t.modules.touch = true              -- Enable the touch module (boolean)
    t.modules.video = true              -- Enable the video module (boolean)
    t.modules.window = true             -- Enable the window module (boolean)
end

各配置详细的作用请参考：Config Files - LOVE (love2d.org)

运行

love.run()是运行的主函数，它包含了运行时的主循环，不同版本的默认值不同。

-- The default function for 11.0, used if you don't supply your own.
function love.run()
	if love.load then love.load(love.arg.parseGameArguments(arg), arg) end

	-- We don't want the first frame's dt to include time taken by love.load.
	if love.timer then love.timer.step() end

	local dt = 0

	-- Main loop time.
	return function()
		-- Process events.
		if love.event then
			love.event.pump()
			for name, a,b,c,d,e,f in love.event.poll() do
				if name == "quit" then
					if not love.quit or not love.quit() then
						return a or 0
					end
				end
				love.handlers[name](a,b,c,d,e,f)
			end
		end

		-- Update dt, as we'll be passing it to update
		if love.timer then dt = love.timer.step() end

		-- Call update and draw
		if love.update then love.update(dt) end -- will pass 0 if love.timer is disabled

		if love.graphics and love.graphics.isActive() then
			love.graphics.origin()
			love.graphics.clear(love.graphics.getBackgroundColor())

			if love.draw then love.draw() end

			love.graphics.present()
		end

		if love.timer then love.timer.sleep(0.001) end
	end
end

可以参见love.run - LOVE (love2d.org)

任务目标

做一款现代俄罗斯方块，具有以下特点：

• 配色：每个方块的颜色有要求
• 延迟锁定：方块接触到地面后，不会立刻锁定
• 旋转系统：根据踢墙表，存在踢墙情况
• 出块系统：使用 7-Bag 而不是纯随机的出块方式

可以参见俄罗斯方块心得记录。在写代码时，学习参考了 MrZ 大佬的代码：

实现

以下是我的代码，还没写完（小声）

场地参考

场地的话，计划使用 10×40 的场地，其中正常游戏只使用 10×20，剩下 10×20 用于存储顶出显示场地的方块。通过建立一个以场地为参考的坐标描述，我们可以描述方块的位置信息，并将游戏逻辑与绘图的逻辑分开。

实现起来，主要是通过一个二维数组记录 10*40 场地的情况。其中，每格不同的数值代表不同的方块。目前，0 代表无方块，1~7 代表七种方块。这样，以后既可以拓展格子的类型，又可以绘制彩色的场地。

从数据结构的角度，先消除在线性表靠后数据，再消除在线性表靠前的数据，操作要更方便一些。因此，消行的顺序就很关键。

方块表达

方块，以及方块与其他要素的交互是最麻烦的一部分。

方块表达时，采用以下的方式。

方块的边界框是包含四个方向形状的外接矩形。除了 I 和 O 的边界框是 4×4 和 2×2 以外，其他方块的边界框是 3×3 ，若要确定每个 mino 的位置，需要知道此刻边界框的位置和方块的朝向。在我们这次的编写中，我们通过边界框左上角的场地坐标，确定方块的位置。此外，在方块新生成的时候， I 和 O 是居中的，而其他方块是偏左的，它们的边界框左上角坐标也不相同。这些生成时的初始坐标，记录在一个表中。

-- 方块活动框左上角坐标 (x,y)
local initPos={
	{4,22},		-- I
	{4,22},		-- J
	{4,22},		-- L
	{5,22},		-- O
	{4,22},		-- S
	{4,22},		-- Z
	{4,22}		-- T
}

为了表示各个方向下的方块形状，也采用了表结构存储，在已知方块类型和方块朝向后，就能立刻获取其形状。

-- 记录的各方向的方块形状(从下往上)：1-原位(0) 2-顺时针位(R) 3-180度位(2) 4-逆时针位(L)
local blocks={
	-- I
	{
		{{0,0,0,0},{0,0,0,0},{1,1,1,1},{0,0,0,0}},		--I1
		{{0,0,1,0},{0,0,1,0},{0,0,1,0},{0,0,1,0}},		--I2
		{{0,0,0,0},{1,1,1,1},{0,0,0,0},{0,0,0,0}},		--I3
		{{0,1,0,0},{0,1,0,0},{0,1,0,0},{0,1,0,0}}		--I4
	},	
	-- J
	{
		{{0,0,0},{1,1,1},{1,0,0}},						--J1
		{{0,1,0},{0,1,0},{0,1,1}},						--J2
		{{0,0,1},{1,1,1},{0,0,0}},						--J3
		{{1,1,0},{0,1,0},{0,1,0}}						--J4
	},		
	-- L
	{
		{{0,0,0},{1,1,1},{0,0,1}},						--L1
		{{0,1,1},{0,1,0},{0,1,0}},						--L2
		{{1,0,0},{1,1,1},{0,0,0}},						--L3
		{{0,1,0},{0,1,0},{1,1,0}}						--L4
	},
	-- O	
	{
		{{1,1},{1,1}},									--O1
		{{1,1},{1,1}},									--O2
		{{1,1},{1,1}},									--O3
		{{1,1},{1,1}}									--O4
	},
	-- S
	{
		{{0,0,0},{1,1,0},{0,1,1}},						--S1
		{{0,0,1},{0,1,1},{0,1,0}},						--S2
		{{1,1,0},{0,1,1},{0,0,0}},						--S3
		{{0,1,0},{1,1,0},{1,0,0}}						--S4
	},		
	-- Z
	{
		{{0,0,0},{0,1,1},{1,1,0}},						--Z1
		{{0,1,0},{0,1,1},{0,0,1}},						--Z2
		{{0,1,1},{1,1,0},{0,0,0}},						--Z3
		{{1,0,0},{1,1,0},{0,1,0}}						--Z4
	},
	-- T
	{
		{{0,0,0},{1,1,1},{0,1,0}},						--T1
		{{0,1,0},{0,1,1},{0,1,0}},						--T2
		{{0,1,0},{1,1,1},{0,0,0}},						--T3
		{{0,1,0},{1,1,0},{0,1,0}}						--T4
	}
}

在后面的实现中，还使用了不少的表，比如行状态表、列状态表、颜色表、踢墙表等等。

方块碰撞

这点是最复杂的地方，而且牵扯到踢墙的概念。

由于每个方块的边界框并不与某一方向时方块的最小外接矩形重合，方块与场地边界的碰撞检测就稍显麻烦。不对边界框中完全没有 mino 的行或列进行特殊处理的话，就可能造成（场地下边界或场地左右边界）数组越界或是方块悬空的状况。因此，根据方块的形状表，我计算了对应的行状态与列状态表（遇事不决就打表）。在此基础上，可以实现一个判断方块是否超出场地，与场地内方块重叠的函数。通过该函数，我们可以做到判断方块是否落地（落地了就要计时，准备延迟锁定了）。通过该函数，我们可以判断踢墙的结果是否可行。

踢墙的概念这里不再多说。有踢墙表之后，只需要按顺序进行平移的尝试，成功则采用，不成功则方块不能旋转。

延迟锁定

目前我只做了延迟锁定，其表现为：

• 非落地状态下，不进行延迟锁定计时。
• 落地状态下，移动或旋转后变为非落地状态后，不进行延迟锁定计时。
• 落地状态下不会立即锁定，而是保留一段继续操作的时间。
• 不进行移动或旋转，在设定的时间（锁定延迟）过后，方块锁定。
• 落地状态下无法移动（左右卡住），或无法旋转（踢墙表检测全部失败）时，视作未进行操作。注意 O 的旋转虽然看起来没有变化，但它是确确实实成功旋转了的，所以会刷新锁定延迟。

同时，需要注意，为了避免无限刷新锁定延迟的情况，应该增加一个操作次数限制：

• 非落地状态下，不计入操作次数限制。
• 落地状态下，一次移动或旋转后，计一次操作次数。
• 落地状态下无法移动（左右卡住），或无法旋转（踢墙表检测全部失败）时，视作未进行操作，不计入操作次数限制。注意 O 的旋转虽然看起来没有变化，但它是确确实实成功旋转了的，所以会计一次操作次数。
• 当操作次数用尽后，移动和旋转将不再刷新锁定延迟。

今天（2022.8.23）我实现操作次数的时候，发现还有一个问题：

• 如果操作次数用尽后，踢墙产生的偏移不能向上。

  这个规定的意义在于，避免玩家通过踢墙将方块“抬高”，然后方块下落，刷新延迟锁定，导致无限操作而不锁定的问题。

出块序列

实际上就是一个队列，当队列短于设定的数量时。按选定的随机生成器，生成一段新序列加到队尾。

如果是 bag 出块，则保证要添加的新序列中每种方块各出现一次

暂存

暂存的实现思路很简单，就是记录下暂存的方块 id 和暂存的操作次数限制而已。但是在这个过程中，我意识到关于暂存计数、锁延计数的重置时机问题。

根据游戏逻辑，在暂存之后，更换的方块会重新从场地顶部开始下落，并且方块的锁延计数会重置。暂存计数就是为了避免玩家通过无限的暂存，重置锁延计数的情况。所以暂存之后，锁延计数会重置，暂存计数 -1。而暂存计数重置的时机，应当是一个方块成功锁定后，这是毫无疑问的。

可是，锁延计数是什么时候重置呢？在没有暂存功能的情况下，锁延计数在方块成功锁定后，或者新生成方块时重置都是没有问题的。但是引入了暂存功能后，暂存方块会导致方块的锁延计数重置。因此，如果将锁延计数在方块成功锁定后重置，会导致暂存后新方块的锁延计数未重置。所以锁延计数应当在生成方块时更新。

换个角度想想，暂存后的方块，本质就是新生成了一个方块，这和方块锁定后新生成方块的原理应当一致。而锁延计数会在方块锁定后和暂存后重置，因此在生成方块时重置锁延计数能很好地解决这两种情况。

此外，在暂存中无方块和暂存中有方块时，对序列的处理有一定的区别。前者是将当前块暂存，从序列中新取一块作为当前块；后者是将当前块与暂存块交换。

发布

创建 .love 文件

将游戏文件变为 .exe 文件的步骤比较简单：

• 将游戏文件加入 .zip 压缩文件中
• 将后缀更改为.love

此文件就可以通过以下方式运行：

love xxx.love

针对 windows 平台构建

• 将 love.exe 与 .zip 文件合并为一个 .exe 文件
• 将 .dll 文件、许可 license.txt 和 合并得到的 .exe 文件放在同一个目录下，即可运行游戏

网页发布

推荐使用 Davidobot/love.js，该作者目前还保持着更新，适用于 11.4 版本

通过以下方式安装：

npm i love.js

或

npm -g i love.js

然后构建兼容版本：

love.js game.love game -c

如果命令无法正常执行（比如说，打开了 love.js 文件），则可以使用以下命令：

love.js.cmd game.love game -c

即可完成构建。该命令会在当前目录生成一个文件夹：

Tetris
│  game.data
│  game.js
│  index.html
│  love.js
│  love.wasm
│
└─theme
        bg.png
        love.css

其中，game.data 和 game.js 是游戏的生成文件， index.html 就是生成的网页，而 theme 目录下的文件是页面的美化相关的文件。love.js 和 love.wasm 是 love 框架对应的文件。

游戏基本上完成了，剩下的东西主要是美化辅助和提升操作手感的方面（阴影和 DAS ），大概率不会更新了……

戳这里体验一下

各种发布方式（包括网页发布）具体可以请参考：Game Distribution - LOVE (love2d.org)