c++ - 用 C++ 编写 Haskell 解释器(使用 ghc 或 hugs 作为库)

Question

我正在编写一个需要解释和评估 haskell 代码的 C++ 应用程序。此代码在编译时是未知的，而是由用户提供的。有没有办法将 haskell 编译器/解释器(如 GHCi 或 hugs)用作库？

• 我找到了 FFI，但这似乎只适用于编译时已知的 haskell 代码。
• 我找到了 GHC API 和提示，但它们似乎只在我想从 haskell 中解释 haskell 代码时才起作用。

Answer 1

我建议不要使用 GHC api，而是绑定(bind)到 Hint对于这种特殊方法，它只是 GHC api 的简化包装器。我推荐这个的原因是因为 GHC api 的学习曲线有点陡峭。

但无论如何，就像我在评论中所说的那样，根据您希望它进行的深度，它需要的 FFI 调用数量惊人地少。下面我给出了一个示例，说明如何从加载的文件运行表达式并返回结果(仅当有 show 实例时)。这只是基础知识，应该也可以将结果作为结构返回。

module FFIInterpreter where

import Language.Haskell.Interpreter

import Data.IORef
import Foreign.StablePtr

type Session = Interpreter ()
type Context = StablePtr (IORef Session)

-- @@ Export
-- | Create a new empty Context to be used when calling any functions inside
--   this class.
--   .
--   String: The path to the module to load or the module name
createContext :: ModuleName -> IO Context
createContext name 
  = do let session = newModule name 
       _ <- runInterpreter session
       liftIO $ newStablePtr =<< newIORef session

newModule :: ModuleName -> Session
newModule name = loadModules [name] >> setTopLevelModules [name]

-- @@ Export
-- | free a context up
freeContext :: Context -> IO ()
freeContext = freeStablePtr

-- @@ Export = evalExpression
runExpr :: Context -> String -> IO String
runExpr env input
  = do env_value <- deRefStablePtr env
       tcs_value <- readIORef env_value
       result    <- runInterpreter (tcs_value >> eval input) 
       return $ either show id result

因为我们必须退出 haskell 领域，所以我们必须有一些方法来引用上下文，我们可以使用 StablePtr 来做到这一点，我只是将它包装在 IORef 让它可变，以防你将来想改变东西。请注意，GHC API 不支持对内存缓冲区进行类型检查，因此您必须在加载之前将要解释的代码保存到临时文件中。

--@@注解是我的工具Hs2lib的注解，不用的不用管。

我的测试文件是

module Test where

import Control.Monad
import Control.Monad.Instances

-- | This function calculates the value \x->x*x
bar :: Int -> Int
bar = join (*)

我们可以用一个简单的测试来测试它

*FFIInterpreter> session <- createContext "Test"
*FFIInterpreter> runExpr session "bar 5"
"25"

是的，它在 Haskell 中工作，现在让它在 haskell 之外工作。

只需在文件顶部为 Hs2lib 添加一些关于如何编码 ModuleName 的说明，因为该类型是在没有源代码的文件中定义的。

{- @@ INSTANCE ModuleName 0                 @@ -}
{- @@ HS2HS ModuleName CWString             @@ -}
{- @@ IMPORT "Data.IORef"                   @@ -}
{- @@ IMPORT "Language.Haskell.Interpreter" @@ -}
{- @@ HS2C  ModuleName "wchar_t*@4"         @@ -}

或

{- @@ HS2C  ModuleName "wchar_t*@8"         @@ -}

如果在 64 位架构上，

只需调用Hs2lib

PS Haskell\FFIInterpreter> hs2lib .\FFIInterpreter.hs -n "HsInterpreter"
Linking main.exe ...
Done.

你最终会得到一个包含文件

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
// Runtime control methods
// HsStart :: IO ()
extern CALLTYPE(void) HsStart ( void );

// HsEnd :: IO ()
extern CALLTYPE(void) HsEnd ( void );

// createContext :: ModuleName -> IO (StablePtr (IORef (Interpreter ())))
//
// Create a new empty Context to be used when calling any functionsinside this class.
// String: The path to the module to load or themodule name
//
extern CALLTYPE(void*) createContext (wchar_t* arg1);

// freeContext :: StablePtr (IORef (Interpreter ())) -> IO ()
//
// free a context up
//
extern CALLTYPE(void) freeContext (void* arg1);

// evalExpression :: StablePtr (IORef (Interpreter ())) -> String -> IO String
extern CALLTYPE(wchar_t*) evalExpression (void* arg1, wchar_t* arg2);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

我没有测试过 C++ 端，但没有理由它不工作。这是一个非常简单的示例，如果将其编译为动态库，您可能需要重定向标准输出、标准错误和标准输入。