c++ - C++ で使用されるスクリプト言語で実行時に新しいクラス/メンバーを作成する

Question

私はこの問題に数か月間断続的に取り組んできましたが、メンバー関数を使用して新しいユーザー定義クラス (およびそれらのクラスのインスタンス) を作成する場合を処理する適切な解決策を実際に考え出したかったのです。 C++11 プロジェクトでの実行時のプロパティ。

これまでのところ、私は SWIG を使用してきました (以前は Python で、現在は Lua で、Squirrel を調べています)。これまでに遭遇したすべての C++ バインディング/埋め込みライブラリ (Luna*、luabinder、luabind、OOLua、Sqrat/Sqext、Squall) と同様に、コード実行前にクラスが C++ で事前定義されていることを期待しています。ディレクティブまたはテンプレート。

だから私の質問は、言語をラップするためのより手続き的なアプローチを使用するライブラリはありますか、それともLuaやSquirrelのような何かのための良いチュートリアル/例はありますか?カスタムメンバーと関数を使用して? いくつかの指示をいただければ幸いです。

マクロ/テンプレート/動的に生成されたコードを使用せずに、それぞれの C++ API を介して、Lua、Squirrel のいずれかで、関数とプロパティを持つカスタムクラスを作成する方法を示す単純な良い例でも、非常に役立ちます。

編集:私は、メンバーのキー/値のペアと、関数を検索できるように型を識別するメンバーInstanceを含むクラスを作成するところまで行きました。std::vectorただし、静的コードを使用せずに Lua/Squirrel で単純なクラスを作成する方法に関するドキュメントはほとんどありません。

EDIT 2:動的にリンクする必要なく、どのプラットフォームでも機能するソリューションが必要です。

score 2 · Accepted Answer

既存の C++ クラスから派生したクラスを作成することは、実行中の C++ プログラムに新しいクラスを導入する唯一の方法です (私が知っています)。実際の C++ ソースを動的にコンパイルし、結果のライブラリをロードする以外に、新しいクラスを物理的に追加する方法はありません。次善の策は、C++ で Python (Lua など) オブジェクトをラップするプロキシオブジェクトを作成し、その Python (Lua) オブジェクトを、Python (Lua) 側にミラー化された既存の C++ クラスを拡張するクラスのインスタンスにすることです。

        C++

     +---------+         mirrors                   +--------------+
     | class X |  ...............................> | class X      |
     +---------+                                   | mirrored to  |
          |                                        | Python       |
          | inherits                               +--------------+
          v                                      inherits  |
     +-----------------+                                   v
     | class X_Wrapper |        references         +--------------+
     |    | python obj ------------------------->  | class CX(X): |
     +-----------------+                           |    def met() |
                                                   +--------------+

これは、boost::python をブリッジとして使用して、Python で C++ クラスを拡張する例です。

C++ 側:

#include <boost/python.hpp>
#include <iostream>

using namespace boost::python;
// this is the interface we will implement in Python
struct World
{
    virtual std::string greet() = 0;
    virtual ~World() {}
};

// this is a helper class needed to access Python-overrided methods
struct WorldWrap : World, wrapper<World>
{
    std::string greet()
    {
        return this->get_override("greet")();
    }
};

// This function tests our class implemented in Python
std::string test(World* w)
{
    std::cout << "Calling w->greet() on some World-derived object\n";
    return w->greet();
}

// This is what the Python side will see
BOOST_PYTHON_MODULE(hello)
{
    class_<WorldWrap, boost::noncopyable>("World")
            .def("greet", pure_virtual(&World::greet));

    def("test", test);
}

Python 側:

import hello


class HomeWorld(hello.World):
    """ Implements a function defined in C++ as pure virtual """
    def greet(self):
        return "howdy"

home = HomeWorld()
print (hello.test(home))

score 1 · Accepted Answer

次の Lua マルチマップの例を検討してください。

Multimap = {};

function Multimap:__index(key)
    if (key == 'keys') then
        local ret = {}
        for k,_ in pairs(self) do
            ret[#ret+1] = k;
        end
        return ret;
    else
        return rawget(getmetatable(self), key)
    end
end

function Multimap.Create()
    local self = {};
    setmetatable(self, Multimap);
    return self;
end

function Multimap:Insert(key, value)
    local list = self[key];
    if (list == nil) then
        list = {};
        self[key] = list;
    end
    table.insert(list, value);
end

function Multimap:Remove(key, value)
    local list = self[key];
    assert(list ~= nil, "key not found");
    for i = 1,#list do
        if (list[i] == value) then
            table.remove(list, i);
            if (#list == 0) then
                self[key] = nil;
            end
            return;
        end
    end
    error("value not found");
end


-- testing

m = Multimap.Create()
m:Insert(1,5)
m:Insert(2,6)
m:Insert(3,7)
m:Insert(1,8)
m:Remove(2,6)
print(pcall(function() 
    m:Remove(2,6)   -- will produce assert exception
end))

print("keys left: ", table.concat(m.keys, ','))

これを C++ で実装するには、いくつかの方法があります。

重い Lua API を使用します。以下のコードは Lua とほとんど同じです。

#include <Lua/src/lua.hpp>

int Multimap_Index(lua_State* L) {
    lua_settop(L, 2);       // force 2 arguments

    const char *key_value = "key";
    size_t key_len;
    const char *key = lua_tolstring(L, 2, &key_len);
    if (!strncmp(key, key_value, strlen(key_value))) {
        int i = 0;
        lua_newtable(L);                // stack : self, key, ret = {}
        int ret = lua_gettop(L);
        lua_pushnil(L);                 // stack : self, key, ret, nil
        while (lua_next(L, 1) != 0) {   // stack : self, key, ret, k, v
            lua_pop(L, 1);              // stack : self, key, ret, k
            lua_len(L, ret);            // stack : self, key, ret, k, #ret
            lua_pushvalue(L, -2);       // stack : self, key, ret, k, #ret, k
            lua_rawseti(L, ret, lua_tointeger(L, -2)+1); // ret[#ret+1] = k ; || stack : self, key, ret, k, #ret
            lua_pop(L, 1);              // stack : self, key, ret, k
        }
        // stack : self, key, ret
        return 1;
    }
    else {
        lua_getmetatable(L, 1);     // stack : self, key, metatable(self)
        lua_pushvalue(L, 2);        // stack : self, key, metatable(self), key
        lua_rawget(L, -2);          // stack : self, key, metatable(self), rawget(metatable(self), key)
        return 1;
    }
}

int Multimap_Remove(lua_State* L) {
    lua_settop(L, 3);               // force 3 arguments: self, key, value
    lua_checkstack(L, 12);          // reserve 12 arguments on stack (just in case)
    lua_pushvalue(L, 2);            // stack: self, key, value, key
    lua_gettable(L, 1);             // stack: self, key, value, list = self[key]
    if (lua_isnil(L, -1))
        luaL_error(L, "key not found");
    lua_len(L, -1);                 // stack: self, key, value, list, #list
    int count = lua_tointeger(L, -1);
    lua_pop(L, 1);                  // stack: self, key, value, list
    for (int i = 1; i <= count; ++i) {
        lua_rawgeti(L, -1, i);      // stack: self, key, value, list, v = list[i]
        if (lua_compare(L, 3, 5, LUA_OPEQ)) {   // if (list[i] == value)
            lua_getglobal(L, "table");      // stack : self, key, value, list, v, table
            lua_getfield(L, -1, "remove");  // stack : self, key, value, list, v, table, table.remove
            lua_pushvalue(L, 4);
            lua_pushinteger(L, i);          // stack : self, key, value, list, v, table, table.remove, list, i
            lua_call(L, 2, 0);              // table.remove(list, i); || stack : self, key, value, list, v, table
            lua_pushnil(L);
            if (lua_next(L, 4) == 0) {      // if list is empty table
                lua_pushvalue(L, 2);
                lua_pushnil(L);
                lua_settable(L, 1);         // self[key] = nil
            }
            return 0;
        }
    }
    luaL_error(L, "value not found");
}

int main() {
    auto L = luaL_newstate();
    luaL_openlibs(L);

    lua_newtable(L);
    int Multimap = lua_gettop(L);           // Multimap = {}
    lua_pushvalue(L, Multimap);
    lua_setglobal(L, "Multimap");           // _G.Multimap = Multimap;

    // option 1: create a C function for operation
    // Multimap.__index = &Multimap_Index
    lua_pushcfunction(L, Multimap_Index);
    lua_setfield(L, Multimap, "__index");

    // option 2: compile Lua code and use it
    luaL_loadstring(L,
        "local self = {};\n"
        "setmetatable(self, Multimap);\n"
        "return self;\n"
    );
    lua_setfield(L, Multimap, "Create");    // Multimap.Create = &Multimap_Create

    luaL_loadstring(L,
        "local self, key, value = ...;\n"   // initialize local variables from parameters here
        "local list = self[key];\n"
        "if (list == nil) then\n"
        "   list = {};\n"
        "   self[key] = list;\n"
        "end\n"
        "table.insert(list, value);\n"
    );
    lua_setfield(L, Multimap, "Insert");    // Multimap.Create = &Multimap_Insert

    lua_pushcfunction(L, Multimap_Remove);
    lua_setfield(L, Multimap, "Remove");    // Multimap.Create = &Multimap_Remove

    lua_getfield(L, Multimap, "Create");
    lua_call(L, 0, 1);
    int m = lua_gettop(L);
    lua_getfield(L, m, "Insert");           // stack : m, m.insert
    int Insert = lua_gettop(L);

    // m.Insert(m, 1, 5)
    lua_pushvalue(L, Insert);
    lua_pushvalue(L, m);
    lua_pushinteger(L, 1);
    lua_pushinteger(L, 5);
    lua_call(L, 3, 0);

    // m.Insert(m, 2, 6)
    lua_pushvalue(L, Insert);
    lua_pushvalue(L, m);
    lua_pushinteger(L, 2);
    lua_pushinteger(L, 6);
    lua_call(L, 3, 0);

    // m.Insert(m, 3, 7)
    lua_pushvalue(L, Insert);
    lua_pushvalue(L, m);
    lua_pushinteger(L, 3);
    lua_pushinteger(L, 7);
    lua_call(L, 3, 0);

    // m.Insert(m, 1, 8)
    lua_pushvalue(L, Insert);
    lua_pushvalue(L, m);
    lua_pushinteger(L, 1);
    lua_pushinteger(L, 8);
    lua_call(L, 3, 0);

    // m.Remove(m, 2, 6)
    lua_getfield(L, m, "Remove");
    lua_pushvalue(L, m);
    lua_pushinteger(L, 2);
    lua_pushinteger(L, 6);
    lua_call(L, 3, 0);

    // m.Remove(m, 2, 6)
    lua_getfield(L, m, "Remove");
    lua_pushvalue(L, m);
    lua_pushinteger(L, 2);
    lua_pushinteger(L, 6);
    lua_pcall(L, 3, 0, 0);
    printf("%s\n", lua_tostring(L, -1));

    lua_getglobal(L, "table");
    lua_getfield(L, -1, "concat");
    lua_getfield(L, m, "keys");
    lua_pushstring(L, ",");
    lua_call(L, 2, 1);
    printf("keys left: %s\n", lua_tostring(L, -1));

    lua_close(L);

    return 0;
}

または、std::multimap を使用する Lua ユーザーデータを使用することもできます (これを実装するにはさらに 1 時間かかるので、本当に必要かどうかを尋ねてください。それはあなたの質問からはわかりません)。

c++ - C++ で使用されるスクリプト言語で実行時に新しいクラス/メンバーを作成する

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