使用编程语言管理库和导入

Question

我已经为 C++ 中的一种愚蠢的编程语言创建了一个解释器，并且整个核心结构已经完成（分词器、解析器、解释器，包括符号表、核心函数等）。

现在我在为这个解释器创建和管理函数库时遇到了问题（稍后我将解释我的意思）

所以目前我的核心函数处理程序是可怕：

// Simplified version
myLangResult SystemFunction( name, argc, argv )
{
      if ( name == "print" )
      {
         if( argc < 1 )
         {
           Error('blah');
         }
         cout << argv[ 0 ];
       } else if ( name == "input" ) {
         if( argc < 1 )
         {
           Error('blah');
         }
         string res;
         getline( cin, res );
         SetVariable( argv[ 0 ], res );
       } else if ( name == "exit ) {
         exit( 0 ); 
}

现在想想其他的如果复杂度提高了10倍，系统功能增加了25个。无法维护，感觉很糟糕，太可怕了。

所以我想：如何创建某种包含所有函数的库，如果导入它们，则初始化它们自己并将它们的函数添加到正在运行的解释器的符号表中。

然而，这是我真的不知道如何继续下去的一点。

我想要实现的是，例如：我的语言有一个（外部？）字符串库，例如：字符串，并且它是从该语言的程序中导入的，例如：

import string
myString = "abcde"
print string.at( myString, 2 ) # output: c

我的问题：

• 如何将函数库与核心解释器并加载它们？
• 如何将它们的所有函数放入一个列表中，并在需要时将其添加到符号表中？

我想做的事情：

在解释器开始时，由于所有库都是用它编译的，每个函数都会调用类似 RegisterFunction( string namespace, myLangResult (*functionPtr) ); 的东西，它会添加自己到一个列表。当从语言内部调用 import X 时，使用 RegisterFunction 构建的列表将添加到符号表中。

想到的缺点是：

所有库都直接位于解释器核心中，大小会增加，肯定会减慢速度。

Answer 1

如果你的解释器是作为库实现的，那么它将从其他人的 C++ 代码中调用。他们必须从自己的代码中调用库中的函数才能将函数添加到解释器中，这并不是不合理的。这就是我自己的表情评估器所做的。用户代码中类似这样：

Interpreter in;    // an instance of the interpreter
in.AddFunc( lenfun, "length", 1 );
in.AddFunc( catfun, "concat", 2 );

调用者必须提供指向实现函数的指针，以及函数参数的名称和数量。这对于非类型化设置非常有效 - 如果您进行严格类型化，当然还有很多工作要做。

Answer 2

我认为您应该研究 Command 模式。然后，您可以将每个函数实现为 Command 并拥有一个将函数名称映射到 Command 对象的映射。

这还将使您能够从外部库加载其他函数，方法是让每个库都有一个初始化函数，将其函数添加到映射中。

Answer 3

目前还不清楚你的目标是一个功能齐全的编程语言，还是一个玩具，所以我不知道你想在这上面投入多少时间。我怀疑动态库加载会比您需要的复杂得多。您可能需要一个库位置的 PATH 列表，或者您需要注册名称空间 - 这会让您回到现在所在的位置。

一种更简单的方法是保留一个全局符号表以及关联的处理程序。

使用 std::map （或 hash_map）可以比 if/else 构造更快地进行函数查找。让所有函数在符号表中注册自己。

存储在符号表中的“处理程序”可以是简单的对象（或函数指针），并且可以进行自己的参数检查。

class FuncHandler {
  virtual MyLangResult Run(argv, argc) = 0;
}

typedef std::map<string, FuncHandler*> FuncTableType;

// Simplified version
myLangResult SystemFunction(name, argc, argv )
{
  FuncTableType::const_iterator it = function_table_.find(name);
  if (it == function_table_.end()) return Error("Unknown function: " + name);
  return it->second(argc, argv);
}

我编写了一些代码来执行这个问题中的类的自注册，但这里不一定需要：
从文本存储访问 C++ 函数