利用脚本措辞可以更加快速地开拓游戏逻辑，而不必担心由于 C++++ 程序员的粗心大意所造成的后果。利用已有的脚本措辞可以节省开拓新型自定义措辞的韶光和开销，并且这些措辞常日要比自己创造的措辞更加的强大。
当然
Python 对付游戏脚本措辞来说是一种不错的选择，它很强大，随意马虎嵌入利用，能够无缝地利用 C/C++ 进行扩展，包含很多脚本措辞所具有的高等特性，并且它可以用来实现自动化过程[TR1: automating production]。其余，关于 Python 的书本、开拓工具 和 库 很丰富，使得我们很随意马虎从其他开拓者那里受益。
下来就谈一谈我们在 Humongous 娱乐公司将 Python 集成进新游戏引擎的一些履历。解释我们选择 Python 的缘故原由、得到的收益、碰着的问题，以及我们是若何办理它们的。
为什么要利用脚本措辞
C++ 是一种强大的措辞，并且是 C 措辞的巨大改进，但它并不是完成所有任务的最佳选择。C++ 非常强调运行时性能 [Stroustrup94]，譬如，如果一个措辞特性使得程序跑起来变慢，那么这个特性便不会加入 C++ 措辞中。C++ 程序员也因此背负了很多的限定和烦恼。
这里列出一些限定，C++ 程序员常常遭遇这些事情但很少把稳它们的存在：
手工管理内存：C++ 程序员的大量韶光都花在考虑调用 delete 的适当机遇。链接过程：C++ 模块（在编译时或加载时）链接在一起，因此在运行时，无需进行的函数地址的解析。这提高了运行时的性能，但是却使 编辑/测试 周期变长了。缺少自省能力 [TR2: introspection]：C++ 有自己的办法知道一个类中包含哪些成员，但是这种办法须要编写过多的加载和存储工具的代码，而在一些脚本措辞中这只需调用一个内建函数就可以完成。C++ 是静态的，而脚本措辞是动态的。大略地说，C++ 的程序运行地很快，但是脚本措辞能让你编码更快。
以是，C++ 该当只用在你希望优化运行时性能的地方。现在打算机的运行速率都足够快，对付大多数代码来说性能都不是问题。如果你用 C++ 开拓那些用脚本措辞也能实现的程序，那么你是在缺点的事情上进行优化。
SCUMM 的问题
Humongous 公司已经利用 SCUMM (Script Creation Utility for Maniac Mansion) 创造了 50 多个游戏。SCUMM 是一个强大的 冒险游戏 开拓措辞，但是它有一些局限性。SCUMM 是十多年前写的，它短缺一些当代措辞的特性。
只管 SCUMM 有持续的补丁和掩护，它也没有办法像其它措辞一样健壮和有完备的功能了。
为什么选择 Python
我们有过创造一种新型的、当代的 私有措辞的想法，但终极明智地放弃了这种想法。我们的职责是在做游戏，而不措辞。
我们在每年花费大量开销掩护一套私有工具的情形下，确实希望利用一种已有的脚本措辞而不是重新创造一种。利用已有措辞更快地投入事情，花费更少的开销，并且常日情形下要比我们创造的好，并且往后会发展地更好，纵然我们不用它事情。
一旦我们决定要利用已有的脚本措辞，就须要从中选择一种。我们须要一种支持 面向工具编程，并且能嵌入到我们游戏中的措辞，而且它不存在任何技能和容许授权上的问题。
我们考虑了 Lua [Lua01] 和 Python [Python02]，这两种措辞已经被运用在某些游戏中了。
Lua 较小，更加随意马虎嵌入到运用程序中，并且有一些很棒的措辞构造。但是，那时我们发觉 Lua 的文档有些粗略，这大概是由于 Lua 是比 Python 更新的措辞。
Python 比 Lua 有更多的扩展模块，更多的参考书本，并且 stackless Python [Tismer01] 很适宜为工具 AI 创建微线程[TR3: micro-threads]。末了我们没有选择 Python 的 stackless 版本，但开始用 Python 写自动天生脚本，这给了我们连续利用 Python 的动力。当理解了 Python 后，我们喜好上了它的语法，末了选择了它。
在我们决定之后，这两种措辞都发生了改进：Lua 已经变成 stackless，而 Python 有了天生器，这个能供应一些相似的功能。现在任何一种都是安全的选择。
谁在游戏中利用了 Python
Python 已经被利用在很多游戏中，包括：
ToonTown - http://www.toontown.com/EveOnline - http://www.eve-online.com/Blade of Darkness - http://www.codemastersusa.com/blade/还有很多其它的游戏，只是我们很难确认，例如至少有一个 PS2 游戏利用了 Python。
同时 Python 也至少用在两个游戏引擎中：
Game Blender - http://www.blender.nl/gameBlenderDoc/python.htmlPyGame - http://www.pygame.org/一个天生脚本示例
下面是一段 Python 代码示例，它是一个递归天生所有 VC++ 事情区的大略天生脚本。它只有以下几行：
源码打印？
加上更多的代码，可以让这个脚本 [Dawson02] 剖析输出结果，然后给团队中的每个人发送一份结果报告邮件。不像某些其它脚本措辞，上面代码有很好的可读性。利用 Python 来写天生脚本和游戏脚本将会免却很多学习的韶光。
这个天生脚本示例也显示了一些对 Python 新手很头疼的问题。Python 的流程掌握由缩进指明，而不该用 begin/end 声明或大括号。
我用了很短的韶光来适应这种规则，末了我创造这种规则很有效。我曾经不止一次谈论过 C/C++ 中的大括号该当写在哪里，我想 Python 程序员有更高的事情效率，由于他们不用花费韶光辩论 K&R 及其它缩进风格[TR4: indenting style] 的事情。由于代码块由缩进定义，编写时便不会涌现任何不符合 Python 编译器规则的缩进（由于那样的话，程序就会出错）。
要把稳的是，当你混用 TAB 和空格进行缩进时，可能涌现问题。大多数程序员利用宽度为 3 个或 4 个空格的 TAB 缩进，但是在 Python 编译器内部却利用 8 个空格的缩进，稠浊利用 TAB 和空格可能导致语法缺点。如果你完备地利用空格或 TAB 进行缩进，并且利用一个能够提示混用空格、TAB 缩进警告的 IDE，那么便没有什么问题。
游戏脚本示例
下面的示例是我们的第一个 Python/C++ 游戏中的一些 Python 代码。这些代码是 Python 正在实行的一个主循环，它调用了其它的模块，这些模块乃至可以用其它措辞编写：
源码打印？
因此，我们的游戏由 Python 启动，并在须要时调用 C++ 程序。
它是如何事情的
Python 程序由模块组成，当在一个源文件中利用另一个源文件中定义的函数时，须要导入那个文件。例如，gameai.py 有一个 UpdateAI 函数，那么在其它 Python 源文件中可以这样调用它：
源码打印？
游戏程序员能够想到的一个很棒的事情是，如果 UpdateAI() 跑起来很慢，那么可以用 C++ 来重写它。为了做到这点，在 gameai.py 中的函数和类型须要用 C++ 实现，并且在 Python 中注册为原来的模块名。之后，利用者能够连续导入并利用 gameai 模块，而不须要任何变动。
因此，Python 模块能够帮你大略地用 Python 搭建你的全体游戏框架，而在适当的地方用 C++ 代码实现。
粘合代码 (Glue Code)
如果你自己手工编写让 C++ 代码和 Python 协同事情的粘合代码，那将是一件呆板繁琐的事情 [TR5: glue code]。一个能够产生粘合代码的系统框架是很主要的。
Swig, Boost, CXX 等 [Abrahams01] 能帮你产生代码，更方便地将 Python 和 C++ 粘合起来。还有 Fubi[Bilas01]，它是一个通用的框架，可以将 C++ 的函数和类映射到一种脚本措辞中。
早期，大多数这些粘合代码框架都依赖剖析 C++ 头文件事情。因此，它们受到暴露的 C++ 头文件的限定，并且一些框架不支持从 C++ 类派生出 Python 类。后来，这些框架都有所改进，以是现在还是值得考虑的。
而我们决定做一个自己的方案，它可以根据类的 IDL 描述或导出函数来天生粘合代码。它的代码叫做 Yaga，是一个递归命名法，表示 Yaga is A Game Architecture。
一个范例的 Yaga IDL 代码如下：
它可以天生以下粘合代码，还有其它一些代码：
源码打印？
利用这个框架可以很大略地导出类和函数，从 C++ 类派生 Python 类，将 C++ 的数组和 vector 映射为 Python 的序列类型，以及更多的事。
内存分配
Python 之中任何东西都是工具，工具被分配内存。由于所有的工具都有引用计数，所有你不用担心开释内存。但是，如果你是在编写游戏，尤其是掌握台游戏（译注：指次时期及专用游戏机平台游戏），你必需要明白这些内存从何处罚配而来，以及分配过程会产生内存碎片的严重性。
为了掌握这个性能问题，你须要隔离 Python，使其有自己的内存分配场。你须要重定向所有的内存分配操作到一个自定义的分配器上，它从一个固定大小的分配场等分配内存。只要你预留足够大小的缓冲区，大于最大的 Python 历史分配额度（原文：leave enough of a buffer above the maximum Python memory footprint），该当就能避免内存碎片问题。
另一个内请安题是没有开释的块。这常日在 Python 中不是问题，由于每个工具都有引用计数，当变量离开浸染域或者被显式删除，其引用计数就会减一，当计数为 0 时，工具就被开释，工具生命结束。
试想这样情形，一个被忘却的变量，它关联了一串其它的工具，这时就会阻碍这些工具的开释，以是你该当对清理工具保持当心。然而，更糟糕的事情是循环引用问题，例如：工具 A 包含工具 B，但是工具 B 有一个回调指针指向工具 A，那么这两个工具永久都不会被删除。Python 的开拓者们意识到这个问题，在最近的 Python 版本中加入了一个垃圾网络器，它征采无法访问到达的工具，并将其全部打消。
垃圾网络器对付游戏是很糟的，由于无法预知它们的运行韶光，并且可能运行很永劫光，使得画面的帧率降落。因此，游戏程序中须要禁用垃圾网络器，这个做起来很大略，随后在每个游戏关卡后显式地调用它。垃圾网络器同时也能见告你 有多少无法访问到达的工具仍旧在分配中，这个可以帮助你跟踪循环引用的情形，之后你可以手工地办理它们，这相称于 Python 的内存透露检讨。
性能
如果你用 Python 做一些繁重的浮点打算事情，和 C++ 的性能比较会很让人失落望。Python 是一个慢措辞，每个工具引用都意味着进行哈希表查询，每个函数调用也一样。这根本不能和 C++ 的性能相提并论，后者的变量位置和函数调用地址在编译时就决定了。
但这并不虞味着 Python 不适宜做游戏编程，而是你须要在适当的地点用它。如果拿字符串操作或 C++ STL 的 set 和 map 类型操作做比拟，那么 Python 代码大概会做地更快。Python 的字符串操作函数是用 C 写的，并且 Python 的引用计数工具模型能够避免一些 C++ string 类的字符串复制过程。set 和 map 的大多数操作的繁芜度是 O(log n)，而对付 Python 的哈希表繁芜度则是 O(1)。
你一定想，最好不要用 Python 写 场景图形遍历 或 BSP 冲突检测代码。但是如果你用 C++ 写它们，而后又导出到 Python 中利用，那么你就可以更快地编写 AI 代码。
请牢记 90/10 原则，这意味着对付 90% 的代码，你不必过多操心它们的运行时性能，而代码的明确表达力和编码的效率才是关键。
掌握台游戏
内存和性能问题在掌握台游戏平台上尤其主要。当不存在虚拟内存可以让你心不在焉做内存分配的时候，担保在独立的内存分配场等分配 Python 内存就显得格外主要。同时，也要更明智地利用垃圾网络器 (as is using the garbage collector wisely)。
掌握台平台没有键盘、鼠标和多显示器，以是在掌握台平台上运行 Python 调试器用起来很未便利。远程调试是关键，它能让你知道 Python 代码的运行过程。很幸运，利用免费的 HapDebugger[Josephson02] 可以很随意马虎建立远程调试环境。
Python 利用 C 编写，并且已经被移植到多种编译环境和平台下，包括 PDA。因此，在某个掌握台游戏平台下 Python 可能已经有了很充分的发展。
Python 会花费掉一小部分和掌握台游戏无关的内存，但是在新一代游戏平台上可以不用担心这个，它们最小都有 24M 内存。
法律问题
推向一种新的措辞对付我们公司来说是个重大的决定，我以为在进行之前，它定是受到了公司状师们的祝福。
状师懂得法律，但他们常日不太懂编程。大多数程序员在引入开源代码前都不会咨询公司的状师，当你确实问他们时，他们会认为你正在问一些奇怪且偏僻的事情。他们的立即反应是，认为那是有风险、没有担保的操持。
如果你和一个善于知识产权的状师长谈，他会一贯向你贯注灌注“利用开源软件会让你焦头烂额”的思想。有一些案例指明，在“免费发布”的源码中包含专利或有版权的内容时，有严重的法律问题隐患。当你从商业软件供应商那里得到授权代码时，他们会保护你免受法律任务，但对付开源软件没有人能给予授权容许 (with open source software there is no one to license it from)。
然而，开源社区对知识产权法律总是很当心。例如 JPEG 已经从它们的开拓库中移除了 LZW 算法代码以避免专利问题 [IJG]。卖力的程序员会关心授权容许问题，并且常日对 GPL 和 LPGL[FSF01] 以及他们的差异很熟习。
将开源代码引入商业产品存在很多风险。这些风险应严明对待，但不应该阻挡对开源代码的利用。有很多开源的开拓库利用在游戏开拓中，Python 实在没什么情由不被利用。
缺陷
多措辞开拓增加了额外的繁芜层次。同时调试两种措辞的代码很困难，而且必须花费韶光掩护绑定两种措辞的粘合代码。
类似 Python 的动态措辞没有编译时类型检讨。这种情形初看让人惊骇，但它的实际意味着，比较 C++ 你会碰着各式各样不同的运行时缺点，常日它们都很随意马虎办理。
不同类型的换行符
UNIX (LF)、Mac OS (CR) 和 Windows (CR LF) 对待文本文件中一行的结束有不同的约定，这实在很糟。
Windows 上的 C/C++ 库（译注：指 Windows API 和 VC 运行时库）会做换行符转换，以是 UNIX 文件能够在 Windows 上读取，可以将 Windows 文件像 UNIX 文件一样的操作。UNIX 和 Macintosh 文本文件之间的共同点更少，只能依赖假定某个平台上的文件都只是这个平台上曾经创建的，这个假设进行转换。这个假设在当今的网络环境下站不住脚，Python 也深受其害。直到现在，在 Windows 下写的 Python 代码可能无法在 Macintosh 下编译，反之亦然。
这个问题的办理方法是，在运行 Python 代码前，将 Python 源文件通过一个文件过滤器（可以用 Python 开拓？）实行，另一种方法因此编译后的字节码形式发布 Python 代码。但是，这两种办法都有缺点。最空想的是在打算机工业中标准化文本文件格式，或者让所有的文件 IO 库实现读取任意类型文本文件的能力。
这个问题在苹果的 OS X 上更加有趣，换行符由运行程序的模式而定，你可以运行 UNIX 或 Macintosh 两种模式程序。这会在一个别系下涌现两种不同的换行符，乃至不用重启。
Python 的 Macintosh 版本最近改动了这个问题，在打开文件时检讨换行符并对每个文件进行调度。将所有的换行符都规定为 UNIX 类型是一种可行的方法，它在所有平台下都能事情，但是还是要把稳这个问题。
调试器问题
很多 Python 程序员认为自动化测试和打印语句是他们唯一须要的调试工具，而利用调试器会影响编码的产能。或许这对他们来说的确如此，但我已经习气于进行源码级调试，并且不会轻易放弃它。
PythonWin 是一个在 Windows 下的 Python 调试器兼 IDE（奇特吧？）。它是免费的，有一些不错的功能，但也有一些缺陷，如：只能在 Windows 下运行，无法调试有自身循环的 Python 程序。
在 Humongous 娱乐公司，我们为 Macintosh 和 Windows 开拓游戏，同时也涉及掌握台游戏的开拓。我们须要一种能事情在所有三个平台上的调试器，而最好的方案便是利用远程调试器。Python 的架构使得编写它的调试器很随意马虎，再加上其它一些免费组件，我们开拓出了自己的 Python 调试器，我以为它的效果比 PythonWin 好，并且具有远程调试功能。被调试的客户端须要运行一些额外代码。调试接口是 socket 上的 ASCII 文本，其余，我们还没考虑将调试器客户端移植到更多其它平台的问题。
由于我们希望集中精力开拓游戏本身，而不是措辞工具，以是决定再次借用开源的力量。我们在 Python 社区发布了 HAP 调试器 (Humongous Addition to Python)，将其作为一个开源项目[Josephson02]。这是一个回馈社区的好机会，并且我们也从掩护这个调试工具的事务中解放出来。
我们还没有办理的问题是调试器的性能问题。大多数编译式措辞实现调试断点的方法是，将常规指令更换为导致 CPU 非常的指令，如 x86 处理器的 int 3 中断。这让程序可以全速实行，直到触发中断点。Python 不支持从非常处规复实行，以是不能利用断点非常的方法。Python 调试器处理断点的方法是 单步检讨代码，即一直地在问自己“这一行有没有断点？”
这个性能影响的后果可能很严重。我们现在减小此影响的方法是，担保开拓机器要比目标机器快得多。还有，将所有重量级打算用 C++ 扩展实现，这样纵然 Python 代码拖慢了调试器，也不至于让全体游戏速率太慢。这是一个可以办理的问题，只是 Python 的紧张开拓者还没考虑过。
代码安全和游戏作弊
C++ 程序员有时开玩笑说，删除注释和缩短变量名可以优化代码。然而，在 Python 中确实如此。
Python 代码在运行时被编译成字节码，并缓存起来以备后续运行，以是删除注释的方法不会起到优化程序的效果，但是缩短变量名则是其余一回事。大多数脚本措辞都是在运行时通过名字定位变量的，这也是脚本措辞强大的缘故原由之一，由于它可以打破很多由 C++ 编译时绑定造成的限定。然而，这也意味着变量名会一贯伴随着代码而存在（译注：C/C++ 等传统编译式措辞则不同，经优化编译后的 C/C++ 程序中没有变量名而只有地址的观点）。
游戏程序中包含语义清晰 (scatological) 的变量名，会被人当做笑谈。更严重的问题是，如果在多人游戏中利用 Python 脚本，作弊者反编译 Python 程序后会得到完全的变量和函数名，这比起通过反编译 C++ 程序来破解游戏要更大略。
Python 的优点
Python 编程很有趣。Python 易于学习，有更高的生产效率，并且匆匆使你利用另一种思维编程。学习 Python 编程让我成为更好的 C++ 程序员。
快乐的程序员有更高的学习效率和生产效率，他们方向创造更好的游戏。Humongous 公司中利用 Python 开拓游戏的团队，在全体公司中拥有最高的事情士气。
Python 游戏编程系统（译注：应指开拓工具、框架、类库等）具有很高的生产效率，而且它们仍旧在发展之中。由于采取了它们，我们节省了很多资金。（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.）
用户界面的开拓，在 C++ 中可能花费较长的韶光，而在 Python 中可以利用一些新意的办法进行实现。常日利用文本文件定义 GUI 元素的位置和关联图形资源，进而定义菜单。在 C++ 中会利用硬编码的函数和控件工具，挂钩 GUI 元素；而在 Python 中，可将函数及工具名放入文本文件中，并在运行时扫描它们。Python 的动态和自察特性 (introspective) 使得做起这些事来很自然。（译注：C++ 也可利用读取文本配置办法，自动天生菜单，只是用 Python 的反射特性做起来更自然）
很多起初我们担忧的 Python 措辞限定问题都已成为过去。Python 的开拓者们对该措辞进行持续地改进，有时他们就像一贯在知足我们对 Python 特性需求的渴望一样。
游戏存档和读档
C++ 程序员要花费很多韶光办理脚本措辞中不会涌现的困难问题。例如，用 C++ 进行游戏状态的存储和读取便是一个麻烦问题，常常要编写大量的代码。而且这种方法常日会导致，存档只能和特定版本的游戏程序合营事情。而在 Python 中，利用 cPickle 模块可以很方便的办理此问题，它可以存储和读取任何繁芜的数据构造。
下面例子中声明了一个工具 mainObject，常日它是一个用户自定义类工具，包含各种须要存储的状态的句柄，但为大略起见，这里只把它做成一个列表。最初该列表包含数字 0 和一个字符串，然后将列表的第一个元素赋值为其余一个列表。这个过程可以连续下去，让 mainObject 包含任意繁芜嵌套层次的工具，包括循环引用。
源码打印？
接下来保存着这个 mainObject，这须要两行代码。一行导入 cPickle 模块，另一行打开一个文件，将工具保存为二进制格式。在开拓时，保存为文本格式很有用，只需省略掉 dump() 的末了一个参数即可。
源码打印？
然后是装载文件数据，这同样须要两行代码。一行导入 cPickle 模块，另一行重修 mainObject 工具，以及包含的子工具、列表、成员变量等。第三行打印出 mainObject 工具，可以看出已经精确地规复了嵌套的列表。
源码打印？
这个 Python 特性在 C++ 基本功能中不存在。
天生器：游戏 AI 的微线程
微线程将工具状态信息放到局部变量中（这是恰当的位置），从而极大简化 AI 和工具更新代码 [Carter01]。可以利用汇编措辞的技巧将微线程放进 C++ 中，但是那样很缭乱。在最近版本的 Python 中，微线程内建于措辞之中。现在利用微线程会事情地很好。
在 Python 中它们叫做天生器 (generator)，利用它们编写函数，函数产生某个结果后，掌握返回到主程序。主程序稍后可以重新唤醒它们，并从中断处连续运行，并保持原来的局部变量值。下面的示例代码展示创建一个工具，并移动它们穿过屏幕。这个大略例子并不能从微线程/天生器中得到实际的好处，它只是基本展示它们若何用来简化 AI 和工具更新代码。
源码打印？
纵然你不该用天生器，在 Python 中实现 AI 更新方法也比用 C++ 更干净。由于如果你的某部分 AI 代码须要一些额外的临时状态时，Python 可以将它加入到工具中，然后在不须要时删除它。而 C++ 因其静态特点，不能在运行时加入新的成员变量，这使你的工具在任何时候都必须包含所需的所有状态。
开始利用 Python
如果你开始利用 Python，第一件事是访问 Python 的官方网站 http://www.python.org/ 下载你的平台上的 Python 版本。
Python 文档在 http://www.python.org/doc/current/download.html，也有编译的 HTML 版本 (CHM) 更便于检索。
Windows 开拓者可以利用 PythonWin 和各种 Win32 扩展http://users.bigpond.net.au/mhammond/win32all-142.exe
调试器 HapDebugger https://sourceforge.net/projects/hapdebugger/
你可以下载并编译 Python 源码，构建自己的 Debug 和 Release 版 Python。Python 2.2 源码下载ftp://ftp.python.org/pub/python/2.2/Python-2.2.tgz
末了，你可以阅读关于手工创建 Python 扩展的细节http://aspn.activestate.com/ASPN/Cookbook/Python/Recipe/66509，然后选择一种粘合代码包来帮你做这些事情，参考http://www.boost.org/libs/python/doc/comparisons.html
参考
[Stroustrup94] Stroustrup, Bjarne \"大众The Design and Evolution of C++\公众, Addison Wesley, 115[Lua01] \公众The Programming Language Lua\"大众http://www.lua.org/[Python02] Python Language Websitehttp://www.python.org/[Tismer01] Tismer, Christian \"大众Stackless Python\"大众http://www.stackless.com/[Dawson02] Dawson, Bruce \"大众Python Scripts\"大众ftp://ftp.cygnus-software.com/pub/pythonscripts.zip[Abrahams01] Abrahams, David, \"大众Comparisons with Other Systems\公众http://www.boost.org/libs/python/doc/comparisons.html[Bilas01] Bilas, Scott, \公众FuBi: Automatic Function Exporting for Scripting and Networking\"大众http://www.gdconf.com/archives/proceedings/2001/bilas.doc[IJG] http://www.ijg.org/ - docs\README in the source distribution[FSF01] \公众What is Copyleft?\公众http://www.gnu.org/copyleft/[Josephson02] Josephson, Neal \"大众HAP Python Remote Debugger\公众http://sourceforge.net/projects/hapdebugger/[Carter01] Carter, Simon \公众Managing AI with Micro-Threads\公众, Game Programming Gems II, Charles River Media, 265-272