我是如何入門 Rust:遊戲資源解包(一)

前言

從大學本科畢業之後,一直在做 PHP 工程師。

儘管工作上幾乎摸不到 C/C++ 這類相對較基礎的語言,但在刷 Leetcode 時還是比較習慣使用 C/C++。

大概從 Rust 1.2x 版左右就聽聞過這個程式語言,但實際接觸過幾次卻覺得它的編譯器實在有夠囉嗦,各種「常識」覺得應該編譯得過的東西在 Rust 上就是不行。

概述

這次會開始使用 Rust 是因為一個 Side Project,大概從國小二年級左右開始接觸一款遊戲叫做 CrossGate(中譯「魔力寶貝」),因為是月費制遊戲導致只玩了一個暑假。

再次接觸到這遊戲已是大學畢業,卻是以比較不同的角度去看待這遊戲:如何解出正確的資源檔案。

因為本人沒有什麼逆向工程的技術,但畢竟這也是個快 20 年的老遊戲,資源格式跟解壓算法也被拆得差不多了,所以我就依照前輩們留下來的資料進行整理與拆解。

註:事實上網路上的資料難免存在遺漏、偏誤或解釋不清的情況,所以本次實作大多數的時間都在實驗與處理這些參考資料。

在此還是提醒一下:本篇內容僅供學術研究用途,請勿用於任何有侵害版權疑慮之處

研究

為了研究 CrossGate 的資料格式,我主要參考了幾個網站:

  1. 御劍軒
  2. 魔力宝贝高清单机计划(一) 图库提取

整理了一下它們的說明,並且整合進了 [GraphicInfo 的 Wiki]((https://github.com/x-gate/graphic-info/wik...) 與 Graphic 的 Wiki 之中,順便針對目前大宇資訊代理的港台澳伺服器進行說明上的調整。

註:Graphic 的 Wiki 其實還不夠完善,大多還是從御劍軒下來的資料,但經實驗發現在解碼(Decode)的操作上可能還有一些缺失(導致拆出來的資料有時會有色彩上的問題或是破圖)。

實作

GraphicInfo

GraphicInfo 的資料結構相對單純:不分版本,一律都是 40 bytes。

結構的定義如下,它定義於 src/data_structure/graphic_info.rs

pub struct GraphicInfo {
    pub id: u32,
    pub address: u32,
    pub length: u32,
    pub offset_x: i32,
    pub offset_y: i32,
    pub width: u32,
    pub height: u32,
    pub tile_east: u8,
    pub tile_south: u8,
    pub access: u8,
    pub unknown: [u8; 5],
    pub map: u32,
}

原先我採用 byteorder 然後一個個解出 struct fields,其實現類似於

impl GraphicInfo {
    pub fn new(bytes: &[u8]) -> Self {
        let cursor = new Cursor(bytes);

        let id = cursor.read_u32::<LittleEndian>().unwrap();
        let address = cursor.read_u32::<LittleEndian>().unwrap();
        // 以下省略…

        // Self { id, address, …以後省略 }
    }
}

但是這樣的做法實在又臭又長,原本想用 Reddit 上討論有人推薦的 nom,但它的用法實在過於複雜所以看了文件之後放棄。

之後某個偶然下,發現了 bincodeserde

use serde::{Serialize, Deserialize};

#[derive(Serialize, Deserialize)]
struct GraphicInfo {
    // 省略
}

// let bytes: Vec<u8> = vec![0x00, 0x00, 0x00, ....];
// 序列化為 GraphicInfo structure
let graphic_info: GraphicInfo = bincode::serialize(&bytes).unwrap();
// 反序列化為 u8 slice
let data = bincode::deserialize(&graphic_info).unwrap();

命令列參數處理

依照 The Rust Book 第十二章 的內容,嘗試建立了一個 Command Line Program。

原本是依照裡面的 example code 去解析命令列參數,實現類似以下範例:

fn main() {
    let args: Vec<string> = env::args().collect();

    if args.len() != 3 {
        panic!("Usage: ./graphic-info [GraphicInfo.bin] [Graphic.bin]");
    }
}

這是相當陽春的,其中包含幾個缺點

  1. 第二個參數是 GraphicInfo.bin、第三個參數 Graphic.bin,兩者不能交換
  2. 僅用 panic! 去寫下說明,不夠友善
  3. 在建立比較複雜的規則時難以管理

於是我採用 clap 來處理命令列參數,它具備以下特點

  1. 設定參數是否為必須:required(true)
  2. 設定參數的預設值:default_value("Hello")
  3. 設定參數的長短:.short("i").long("input")
  4. 自動產生 --help
  5. 將參數綁定到自定義結構(底層為 structopt

比較大的缺點大概是它在設定時會產生非常多層 (),導致有時會覺得混亂,不過可以直接載入 yaml 作為參數設定檔,所以這個問題也不算很大。

SQLite 的使用

因為 GraphicInfo 在編輯上是不方便的,所以我將其匯出至 SQLite 之中,並且能夠由 SQLite 的資料生成 GraphicInfo

在 SQLite 的操作上,我當時選擇 sqlite,不過程式寫下去才發現 Rust Cookbook 是使用 runsqlite,後者提供更多易於使用 macros。

關於 SQLite 的連線部份我寫在 src/storage/sqlite.rs 之中。

TODO: 它應該要被重構為 traits,使其可以支援不止 SQLite

建立 GraphicInfoFile

因為 GraphicInfo 本質上是儲存於某個檔案之中,我們當然可以使用 File::open() 去取得該檔案,但若是需要在其上實現某些 function 是不被允許的(孤兒規則)

所以我建立了一個 struct GraphicInfoFile(File) 作為介面以供接取。

Iterator 的實作

因為我們知道 GraphicInfo 是以 40 bytes 為單位,所以我們其實可以為 GraphicInfoFile 實作一個 Iterator,每次讀取 40 bytes。

impl Iterator for GraphicInfoFile {
    type Item = GraphicInfo; 

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        let mut buf = [0; 40];

        match self.0.read_exact(&mut buf) {
            Ok(_) => {
                let graphic_info: GraphicInfo = bincode::deserialize(&buf).unwrap();
                Some(graphic_info)
            }, 
            Err(_) => None,
        }
    }
}

匯出為 SQLite

src/data_structure/graphic_info_file.rs 的 36 行,定義了 pub fn dump_into(&mut self, database: &Sqlite)

這個函式可以幫助我把當前的 GraphicInfo 檔案轉到 SQLite,但我認為那個型別轉換是真的囉嗦……

自 SQLite 生成 GraphicInfoFile

src/data_structure/graphic_info_file.rs 的 70 行,定義了 pub fn build_from(&mut self, database: &Sqlite)

這個函式可以把 SQLite 中的資料序列化為 struct GraphicInfo,然後再把它寫入特定檔案(這得益於 bincode 的強大功能)

後記

原本這個 Side Project 僅僅是作為學習 Rust 的實作,過程中也順道發現了不少易於使用的 crates。

不過我在實作時刻意避開了 Lifetime、Multithread、Smart Pointer 這些相對比較進階的 Rust 內容,或許在下一篇文章解說 Graphic 時可以去擁抱它們。

對於 Rust 的一些想法

Rust 寫起來是真的開心,雖然編譯器真的囉嗦,但至少給出來的資訊大部份是足以解決問題的。

不過 Rust 的錯誤處理算是從來沒見過的型式,類似於 Golang 中的 if _, err := maybe_error(); err != nil { },但更清晰表達「錯誤」的這件事。

只不過大部份情況下在閉包之中無法使用(需要另外指定 || -> Result<(), std::error::Error>),而無法享有自動剖析閉包回傳值的特性。

另外就是對於 Lifetime 的觀念也是對初學者而言難以上手的,一下是 <'a> 一下是 move 有時又有 &,結果通常搞成「如果沒辦法編譯過,那就加個 & 試試」的思維(註:這不正確

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