在C ++中使用的脚本语言中在运行时创建新的类/成员

Question

我一直在研究这个问题几个月，现在想要真正找到一个合适的解决方案来处理创建新的用户定义类（以及这些类的实例）的情况）在C ++ 11项目的运行时使用成员函数/属性。

到目前为止，我一直在使用SWIG（以前使用Python，现在使用Lua，正在使用Squirrel）。就像我到目前为止遇到的所有C ++绑定/嵌入库（Luna *，luabinder，luabind，OOLua，Sqrat / Sqext，Squall）一样，所有人都希望在代码执行之前用C ++预定义类，因为它们要么依赖在预处理程序指令或模板上。

所以我的问题是，是否有任何库使用更程序化的方法来包装语言，或者是否有任何像Lua或Squirrel这样的好的教程/示例，建议用于处理自定义的创建具有自定义成员和函数的命名类？一些方向将不胜感激。

即使只是一个很好的例子，展示了如何使用函数和属性创建自定义类，在Lua，Squirrel中，通过各自的C ++ API而不使用宏/模板/动态生成的代码，将会非常有用

编辑：我已经创建了一个包含Instance成员键/值对的std::vector类，以及一个识别该类型的成员，因此可以查找函数。但是，在没有使用静态代码的情况下，在Lua / Squirrel中创建简单类的文档非常少。

编辑2：我想要一个适用于任何平台的解决方案，而无需动态链接。

Answer 1

创建一个派生自某个现有C ++类的类是我知道将新类带入正在运行的C ++程序的唯一方法。如果没有动态编译实际的C ++源代码并加载生成的库，则无法实际添加新类。接下来最好的事情是在C ++中创建一个包装Python（Lua等）对象的代理对象，并使该Python（Lua）对象成为一个类的实例，该类扩展了镜像到Python（Lua）端的现有C ++类。

        C++

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

以下是使用boost扩展C ++类的示例，使用boost :: python作为桥梁。

C ++方面：

#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方面：

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))

Answer 2

考虑遵循Lua multimap示例。

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, ','))

您可以通过多种方式在C ++中实现此功能。

1. 使用重型Lua API。下面的代码几乎与Lua完全相同。

#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;
}

1. 或者你可以使用使用std :: multimap的Lua userdata（我需要另外一个小时才能实现这个，所以问你是否真的需要它 - 从你的问题中找不到）

Answer 3

免责声明：我发布此贡献作为答案，因为我没有足够的声誉点来添加评论。

评论：撇开与特定脚本语言绑定的问题，您似乎面临C++语言的基本限制：它不是＆＃34; { {3}}＆＃34; （正如其他评论所指出的那样）。也就是说，该语言不提供任何扩展或修改已编译程序的功能。

但也许所有的希望都不会丢失。在网上搜索＆＃34; c ++动态加载＆＃34;揭示了一些系统（例如Linux和Windows）似乎确实实现了dynamic机制。

以下是关于该主题的两篇（旧）文章的链接。

Linux日志中的
1. dynamic loading 。
Dr.Dobb的
2. Dynamic Class Loading for C++ on Linux 。
乍一看，它们看起来很有趣。不过，我不确定它们是否仍然相关。

这只是在黑暗中拍摄的。