c++ - 在 C++ 中具有名称绑定(bind)的 EDSL

Question

是否可以用 C++ 编写一个将值绑定(bind)到变量名的 edsl？例如，我可以在 Haskell 中编写一个 edsl，它允许我编写以下 (see also this question) :

prog3 :: StackProg Expr
prog3 = do
  push (IntL 3)
  push (IntL 4)
  a <- pop
  b <- pop
  return (Plus a b)

这会生成一个 AST，其中 a 和 b 是变量。在 C++ 中可能有类似的东西吗？我想要(按重要性排序)

• 生成的 edsl 的可接受语法，
• 一个明智的 AST
• 对象 (dsl) 语言的类型安全
• 易于理解的机制。

Answer 1

如果您想生成有效 C++ 表达式的语法(可能作为所有 C++ 表达式的子集，很像 do-notation 将其自身限制为 monad 操作)，静态验证它们并使用它们，那么最好的选择是 Boost.Proto .简而言之，它本身就是一个EDSL来编写和描述EDSL。

我不会详细介绍如何使用它。虽然它可能很难学习使用，尤其是如果您不习惯 C++ 元编程，但该文档非常棒，如果您曾经编写过语法，我相信您会找到自己的标记。在 another of my answers我向某人介绍了如何使用仅接受简单算术表达式并使用它们来计算其导数的语法编写 EDSL，因此您可能需要检查一下。

至于你的确切问题，恐怕答案要么是简短的“不，你不能那样做”，要么是很长的“你可以做到 Boost.Phoenix 显示的某种程度，但是考虑到你的 EDSL 用户的神秘错误和/或额外的编译时间，它可能不值得你花时间实现它”。我对此的推理是你想要在两个层面上做的事情:do-notation 是 Haskell 特定的功能，同时使用语法树并在 EDSL 本身的层面上赋予它语义。

碰巧的是，典型的 Proto 风格 EDSL 是有效的 C++ 表达式，并且该语言不提供该级别的作用域，变量在单独的语句中声明。例如，_a + _b是有效的 C++ 片段，因为 _a和 _b是 Phoenix 提供的已声明 C++ 变量，但在 EDSL 中不是有效程序，因为 _a和 _b不受约束。是的，错误会被捕获，但你必须自己实现它。相比之下，do-notation 是 Haskell 的一部分，因此任何 EDSL 都可以免费继承它。也就是说，return (a + b)永远不会单独有效——需要一些 a还有一些b .

虽然有些事情要记住。 C++11 提供了 lambda 表达式，因此您实际上可以在这里获得一些范围界定——但这些在 EDSL 中是不透明的，语法树将只显示一个变量。一些内省(introspection)可能会揭示该变量对于某些类型是可调用的，但仅此而已。即使您要求 lambda 在 EDSL 中返回一个值，也无法告诉它们还能做什么。这并不总是值得担心，我想说它非常适合某些 EDSL。

同样，C++11 使得“提取”EDSL 表达式的部分变得更加容易。这不太等同于 a <- foo do-notation 的糖，但它相当于 let a = foo .所以你实际上可以毫不费力地让下面的事情做“正确的事情”:

auto double_pop = make_tuple(pop(), pop());
auto program = (push(3), push(4), consume(double_pop));

这可能等同于单调和人为的以下内容:

program = do
  let a = pop
  return consume `ap` a `ap` a

(由于 Boost.Proto 是作为 C++03 库开始的，因此在使用 C++11 的 auto 之前一定要仔细阅读文档，IIRC 有一个警告。)