c++ - 在 C++ 中动态创建函数调用

Question

大家好我希望你们能帮我解决这个问题:

我目前正在为一种脚本语言实现解释器。该语言需要一个对 C 函数的本地调用接口(interface)，就像 java 具有 JNI 一样。我的问题是，我想在不编写包装函数的情况下调用原始 C 函数，它将我的脚本语言的调用堆栈转换为 C 调用堆栈。这意味着，我需要一种方法来在运行时生成 C 函数的参数列表。示例:

void a(int a, int b) {
    printf("function a called %d", a + b);
}

void b(double a, int b, double c) {
    printf("function b called %f", a * b + c);
}

interpreter.registerNativeFunction("a", a);
interpreter.registerNativeFunction("b", b);

解释器应该能够调用函数，只需要知道我的脚本语言的函数原型(prototype):native void a(int a, int b); 和 native void b(双 a, 整数 b, 双 c);

有什么方法可以在 C++ 中生成 C 函数调用堆栈，还是我必须使用汇编程序才能完成此任务。汇编程序是个问题，因为解释器几乎可以在任何平台上运行。

编辑:解决方案是使用 libffi，一个库，它处理许多不同平台和操作系统的调用堆栈创建。 libffi 也被一些著名的语言实现所使用，例如 cpython 和 openjdk。

编辑:@MatsPetersson 在我的代码中的某个地方，我有一个类似的方法:

void CInterpreter::CallNativeFunction(string name, vector<IValue> arguments, IReturnReference ret) {
    // Call here correct native C function.
    // this.nativeFunctions is a map which contains the function pointers.
}

编辑:感谢你的帮助!我将继续使用 libffi，并在所有需要的平台上对其进行测试。

Answer 1

是的，我们可以。不需要 FFI 库，对 C 调用没有限制，只有纯 C++11。

#include <iostream>
#include <list>
#include <iostream>
#include <boost/any.hpp>

template <typename T>
auto fetch_back(T& t) -> typename std::remove_reference<decltype(t.back())>::type
{
    typename std::remove_reference<decltype(t.back())>::type ret = t.back();
    t.pop_back();
    return ret;
}

template <typename X>
struct any_ref_cast
{
    X do_cast(boost::any y)
    {
        return boost::any_cast<X>(y);
    }
};

template <typename X>
struct any_ref_cast<X&>
{
    X& do_cast(boost::any y)
    {
        std::reference_wrapper<X> ref = boost::any_cast<std::reference_wrapper<X>>(y);
        return ref.get();
    }
};

template <typename X>
struct any_ref_cast<const X&>
{
    const X& do_cast(boost::any y)
    {
        std::reference_wrapper<const X> ref = boost::any_cast<std::reference_wrapper<const X>>(y);
        return ref.get();
    }
};

template <typename Ret, typename...Arg>
Ret call (Ret (*func)(Arg...), std::list<boost::any> args)
{
    if (sizeof...(Arg) != args.size())
        throw "Argument number mismatch!";

    return func(any_ref_cast<Arg>().do_cast(fetch_back(args))...);
}

int foo(int x, double y, const std::string& z, std::string& w)
{
    std::cout << "foo called : " << x << " " << y << " " << z << " " << w << std::endl;
    return 42;
}

试驾:

int main ()
{
    std::list<boost::any> args;
    args.push_back(1);
    args.push_back(4.56);
    const std::string yyy("abc");
    std::string zzz("123");
    args.push_back(std::cref(yyy));
    args.push_back(std::ref(zzz));
    call(foo, args);
}

读者练习:实现registerNativeFunction三个简单的步骤。

1. 用纯 call 创建一个抽象基类接受 boost::any 列表的方法, 称之为 AbstractFunction
2. 创建一个继承AbstractFunction 的可变参数类模板并添加一个指向具体类型函数的指针(或 std::function )。实现 call就该功能而言。
3. 创建 map<string, AbstractFunction*> (实际使用智能指针)。

缺点:完全不能用这种方法调用可变的 C 风格函数(例如 printf 和 friend )。也不支持隐式参数转换。如果你传递一个 int到需要 double 的函数，它会抛出一个异常(这比你可以通过动态解决方案获得的核心转储稍微好一点)。通过专门化 any_ref_cast 可以部分解决有限固定转换集的问题.