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【分享】用VB写一个"脚本"引擎

【分享】用VB写一个"脚本"引擎 [问题点数:100分]

etherdream
etherdream
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楼主 发表于: 2012-07-28 16:54:47
本帖最后由 bcrun 于 2013-07-16 08:39:07 编辑
  提到脚本,脑海里马上闪过一大堆:Python,Perl,Ruby,PHP,JS,VBS,LUA。。。 不过你有没听说过,用经典的C++做脚本语言吗?先不多说,上个图。



  或许你在想这一定是疯了,用世界上最复杂的语言做脚本,写的人累不说,脚本引擎先累坏了。各种复杂的模板库,要边解释边运行,得有多强大的虚拟机才撑得住。
  好吧,那么我们退一步,不强求解释执行,回归到原始的编译后执行。———— 不过那还算脚本吗?
  
编译速度

  事实上如今高性能的脚本都是先编译后运行的,大名鼎鼎的JavaScript V8引擎,号称速度最快的LUA-Jit,以及众所周知的ActionScript。。。预先编译不仅能大幅提高运行速度,更重要的是能够提前发现脚本中显式的错误。
  
  但脚本中所谓的编译,和传统语言的编译,还是很大区别的。脚本的编译,不过是代码上的深度优化,很快就可以完成。相比复杂了多的C++来说,似乎是望尘莫及的。提到C++的编译速度,大家的映象莫过于在VC里按下F5之后,看着输出框内一条一条的“Compiling...”缓缓出现。有时仅仅测试一个微小的修改,也要等上好几秒的时间。缓慢的编译速度备受煎熬,以至于简单的程序往往选择VB或C#这样可以快速调试的语言。
  
  对于庞大的MFC程序来说,缓慢的编译是理所当然的。但简单的小程序出现过长的编译时间,那一定是头文件引用的不合理了。事实上,使用预处理头文件的小程序,编译仅仅是一瞬间的,之后的各种停顿往往是IDE引起的。
  
  那么我们就来测试下,不用IDE,仅用纯命令编译个C++小程序。我们使用VC6.0的编译器:CL.exe
  为了确保纯净的编译环境,我们把CL.exe必须依赖的文件复制到新建的文件夹里。对于VC6的版本,只要有如下5个文件,就可以完成.cpp到.exe的编译了。
Visual Basic code?
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CL.exe
  C1XX.DLL
  C2.DLL
  MSPDB60.DLL
Link.exe

  打开cmd,设置好环境变量,对应到VC6的头目录和库目录
Visual Basic code?
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2
SET INCLUDE=C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\VC98\Include
SET LIB=C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\VC98\Lib

  就可以调用命令编译了:
cl test.cpp
  一眨眼的工夫,编译和链接完成,生成了test.exe,一切正常。而这还是在没有使用预编译头的情况下编译的。



  由此可见,即使语言本身很复杂,但只要用它写的代码不复杂,编译还是非常快的。
  仔细想想也应如此。以如今的硬件配置,运行98年的编译器,编译一个才几行代码的程序,自然是一瞬间的。
  命令行编译简单的C++程序是如此的快速,利用这个优势,继续我们的脚本探索。。。

运行环境

  如果要写一个生成100个随机序列号的小程序,你会使用哪类语言?
  相比传统语言要先创建一个工程项目,我们直接在桌面新建个文本文件就可以写脚本了。
  虽然用文本编辑器写代码没任何优势,但对于简单的程序足矣。之后程序交给其他人使用时,脚本优势就淋漓尽致的体现出来了:当他们自己想简单修改一些逻辑规则时,只需用记事本打开就可以,而记事本每台电脑上都有。
  相反,传统语言写的程序,即使有源代码,用户想简单的修改下也无法生效,还需安装并配置好相应的开发环境才行,这对不熟悉的人来说颇费周折。
  
  所以脚本必须足够简单 —— 简单到用户只管修改和运行就可以,其他步骤都交给脚本宿主自动完成了。
  
  如果想用C++写脚本,那么代码的编译和链接当然必须是全自动的,这并不复杂。
  但仅仅依靠CL.exe等几个命令还是不够的,因为在其他的电脑上并没有相应的开发环境 —— Include和Lib文件夹,因此就无法通过编译和链接了。
  而这些头文件库文件,一共多达上千个,全都带上则有近百兆!显然,我们的脚本只用到几个基本功能就可以了,那些复杂的windows头文件就没必要了。
  
  事实上,程序的头文件只是函数和结构的定义,仅仅用来给编译器分析而已,最终并不生成实际的指令。所以,我们把常用的头文件,事先生成一个.pch预编译头文件就可以。以后编译时,将他对应到某个头文件就可以了,例如stdafx.h。这样就无需使用任何头文件了。即使stdafx.h也不在,编译仍然能通过,因为这一切都打包在.pch里面了。并且大量的头文件经过事先的分析,编译时就无需再编译它们了,速度大幅提升。
  
  至于Lib文件,里面都是库函数的内容。除非整个程序不使用任何C运行时库,那么我们可以不带上任何lib,但那样只能写最基本的代码了。对于一般的简单脚本程序,只需几个必要的lib即可:KERNEL32.LIB,LIBCMT.LIB,LIBCPMT.LIB,OLDNAMES.LIB。总共才1M多。
  
  我们把这几个lib文件以及.pch文件,放在cl.exe同个目录下,这样就无需指定INCLUDE和LIB环境变量。
  至此,我们有了一个精简版的VC6编译器。通过它们,我们可以不依赖任何环境,独立编译C++程序了。

实际运行
  现在,我们可以动态产生C++代码文件,并且自动编译的能力了。但是如何将最终的二进制文件运行在实际的脚本宿主里呢?
  显然,exe程序运行在独立的进程里,数据交互只能通过匿名管道,要实现回调什么的就非常困难了。
  但若换成dll就可以大显身手了,不仅运行在同一进程空间内,更重要的是dll是可以动态加载卸载的,这一点太符合脚本程序的特性了。当我们更新了脚本之后,就可以把先前的dll释放掉,换上最新的。而这一切都是动态的,无需重启宿主即可完成!
  而且dll可以导出内部的函数,宿主用GetProcAddress()就可以获得某个函数地址即可调用;至于回调,传递一个宿主的函数地址给脚本就可以了。只要约定好函数声明,双方都可以用最简单原始的方法互相调用,甚至共享同一块内存空间。
  
  为了让函数导出更简洁,本例中定义了个叫function的宏:
C/C++ code?
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#define function extern "C" __declspec(dllexport) void

  于是就可以简单的定义一个导出函数了:
C/C++ code?
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4
function Test()
{
      // some code here
}

  是不是很有脚本的感觉呢:)
  
语法检查
  一个用文本编辑器编写的代码,拼写错误自然是很难避免的。所以一个好的脚本引擎,会在运行前做一次全面的语法检查,事先排除明显的错误。
  C++就是将其做到了极限,不仅能查出致命的错误,甚至不规范的代码也会有警告提示。这是非常值得的,一个小bug浪费的时间,足够几万次编译了。
  想要在我们的C++脚本里实现这个功能,其实是非常简单的。因为在调用cl.exe编译时,要是有编译错误就会反馈出来。我们根据对应的错误行号,提示用户就可以了。


调试环境
  一个强大的脚本引擎,往往带有调试器。虽然编译器能够预先排除一些错误,但是逻辑上的错误只有在运行时才能出现。
  对于简单的脚本程序,这项功能似乎不那么重要。毕竟在调试状态下运行,性能会有所影响。
  在C++脚本里,我们可以通过宏来扩展调试功能,决定是否输出调试信息。不过对于异常错误,处理就比较讲究了。
  由于我们最终运行的是二进制dll模块,这和普通的脚本有着天壤之别。dll模块是和宿主共用一个进程的,所以一旦当dll内异常触发时,整个进程包括宿主一块进入调试状态了(系统装有开发环境的话)。如果错误过于严重,会导致整个进程的崩溃。这是个非常值得注意的地方,也是C++作脚本在权限上的隐患。所以尽可能少用指针特性,使用更安全的代码,让代码风险降到最少。
  对于致命的错误,宿主记录下dump文件是非常重要的,方便调试。
  
  不过出于简单,本例的宿主是用VB写的,也就无法在调用前使用__try{}进行SEH捕捉。如果宿主也是C++实现的话,则尽可能捕捉dll内的异常。
 
开发环境
  有别于脚本语言,C++本身就是用于大型程序的开发,所以开发环境是非常完善的。
  但作为一个脚本,往往都是单个的文本文件,而不是一个项目组。任何版本的VC编辑单个cpp文件,和编辑纯文本文件几乎没有区别。因此我们事先得建立一个模板项目,将需要编辑的cpp移到此项目内开发,这样才会有下拉框智能提示等功能。
  不过既然选择它作为脚本来使用,那就应该用来处理一些简单的,经常变更的逻辑事务。对于复杂的脚本程序,还不如直接写在宿主里面了。
  
  事实上,“程序”和“脚本”之间从没一条固定的界限。用纯粹的程序也可以写一个复杂的游戏故事情节,用纯粹的脚本也可以开发一个大型项目。只不过太过死板,或太过灵活,都会增加额外的工作量。
 
总结
  与其称之为C++脚本,倒不如说是插件———可以根据需求,动态产生指令的插件。
  虽然可以玩转出一些脚本的特征,然而C++终究是门严格的语言。相比脚本的灵活性,C++固然更为严谨和死板。当然,凭借强大的宏、模版、运算符重载,我们可以充分扩展,为脚本提供丰富多样的特征和语法糖。
  当然,它的优势也是显而易见的:性能超高,交互简单。
  事实上,不仅仅是C++,任何一门高级语言都可以当“脚本”使用,只要调用它们的编译器即可。如果喜欢C#,或者Java风格,只需稍作修改就可以。
  
  为了简单演示,本例使用VB写了个简单的宿主程序,包括基本的编译,链接,加载,语法检查功能。
  宿主提供了一个叫“Print”的接口,可以输出字符串。要实现更多接口和扩展功能,修改cl文件夹内的T.h即可。
  
  源码可以在这里下载:http://files.cnblogs.com/index-html/CppScript.rar
  
  其中有一个DLLTmpl的工程,没有任何用处,仅仅为了生成一个.pch预编译头文件而已。如果想在脚本里使用更多的头文件,就得在StdAfx.h内添加。编译之后的release/MyDll.pch复制到cl文件夹,覆盖原有的即可。
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回复次数:8
JiLuoXingRen
几罗星人
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#1 得分:0 回复于: 2012-07-28 16:57:35
强人~~,收源码+接分~~
caozhy
caozhy
等级:
5
4
更多勋章
#2 得分:0 回复于: 2012-07-29 08:45:25
晕,这不是“脚本”,不过是实现了一个简陋的IDE。
yiguangqiang88
神马被哪个妞占用了呢
等级:
#3 得分:0 回复于: 2012-07-29 08:48:07
话说楼主很强悍的样子……
wwc7654321
wwc7654321
等级:
#6 得分:0 回复于: 2013-07-15 17:26:32
额啊,的确不算是脚本,不过还是很有启发意义的
问题是“宿主”和脚本之间的交互、“脚本”的动态功能以及安全性的考虑了,无疑这“脚本”对“宿主”稳定和安全性威胁挺大的



曾经想过这损招,不过因为不懂编译细节放弃了
SupermanKing
人类
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#8 得分:0 回复于: 2013-07-15 22:33:27
不知道这东西的实际意义在哪?学习?实用?参考?
要用现成的东西运行脚本,有现成的js,vbs解释器,想玩得复杂点可以用java引擎。
要用现成的编译器,可以用 gcc for win,整套体系都非常完备。当然,只要有需要,VB、VC...的编译环境都可拆分提出来实现拼接代码实现编译。
如果想用现成的IDE,可以改装eclipse,当然自己做个代码加亮的ide也不难。
如果只是想了解语言分析技术,网上一堆的这类代码,分析c语言的是最多的,因为这个最简单,应为c语言不像basic格式可以那么混乱,但即使是basic语言的分析也有很多例子和范例,这么说吧,要做这种语言分析,弄basic语言的难度要比c语言大。
如果是为了了解编译原理,那么那些编译器的源代码也是满天飞,gcc就是个开源的,还有n多C语言、basic的编译器源码,包括从操作系统解析bas脚本的源码都还有,MikeOS就是个很好的例子,包括整个操作系统的源代码以及他是如何解析明码的basic程序的过程,基本上可以说是系统级解释过程。
所以我才搞不清楚这东西的实际意义在哪?
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