当需要在C ++项目中嵌入脚本语言时，大多数人记得的第一件事就是Lua。 在本文中，我不会再谈论另一种同样便捷且易学的语言，称为ChaiScript。
简短介绍
当我观看语言的创建者之一Jason Turner的其中一场
演讲时，我自己偶然发现了ChaiScript。 它引起了我的兴趣，当需要在项目中选择脚本语言时，我决定-为什么不尝试ChaiScript？ 结果使我感到惊喜（我的个人经历将在本文结尾处写），但是，无论听起来多么奇怪，枢纽中都没有哪一篇文章以某种方式提到了这种语言，因此我决定写关于他的事会很高兴。 当然，该语言有
文档和一个
官方网站 ，但是并非所有人都会从观察中阅读该语言，并且文章的格式更接近于许多人（包括我）。
首先，我们将讨论该语言的语法及其所有功能，然后讨论如何在您的C ++项目中实现该语言，最后，我会谈一些我的经验。 如果您的某些部分不感兴趣，或者您想以不同的顺序阅读文章，则可以使用目录：
语言语法
ChaiScript的语法与C ++和JS非常相似。 首先，它像绝大多数脚本语言一样是动态类型的，但是，与JavaScript不同，它具有严格的类型（没有
1 + "2" ）。 还有一个内置的垃圾收集器，该语言是完全可解释的，允许您逐行执行代码，而无需编译为字节码。 它支持异常（此外，联合，允许您在脚本和C ++中捕获它们），lambda函数，运算符重载。 它对空格不敏感，允许您通过分号或python样式以单行形式编写，并用新行分隔表达式。
原始类型
默认情况下，ChaiScript将整数变量存储为int，实数作为double以及带有std :: string的字符串。 这样做主要是为了确保与调用代码的兼容性。 该语言甚至都有数字后缀，因此我们可以明确指出变量的类型：
var myInt = 1
更改变量的类型实际上是行不通的，很可能您需要为这些类型定义自己的`=`运算符，否则，您可能会抛出异常（稍后再讨论）或成为舍入的受害者，如下所示：
var integer = 3 integer = 5.433 print(integer)
但是，您可以在不给变量赋值的情况下声明变量，在这种情况下，变量将包含一种未定义的变量，直到为其分配了值。
内联容器
该语言有两个容器-矢量和地图。 它们的工作方式与C ++中的类似物非常相似（分别为std :: vector和std :: map），但是它们不需要类型，因为它们可以存储任何类型。 可以像往常一样使用int进行索引，但是Map需要带有字符串的键。 显然是受python启发的，作者还添加了使用以下语法在代码中快速声明容器的功能：
var v = [ 1, 2, 3u, 4ll, "16", `+` ]
除了迭代器外，这两个类几乎都完全重复了C ++中的对应类，因为除了它们之外，还有特殊的类Range和Const_Range。 顺便说一句，即使您通过=使用分配，所有容器也都通过引用传递，这对我来说很奇怪，因为对于所有其他类型，都会发生按值复制。
条件构造
条件和周期的几乎所有构造都可以用字面上的一个示例代码来描述：
var a = 5 var b = -1
我认为熟悉C ++的人们没有发现任何新东西。 这并不奇怪，因为ChaiScript被定位为“学习者”学习的一种简便语言，因此借鉴了所有著名的古典设计。 如果您真的很喜欢auto的优点，作者决定甚至突出显示两个用于声明变量的关键字
var和auto。
执行上下文
ChaiScript具有本地和全局上下文。 该代码从上到下逐行执行，但是可以在函数中取出并稍后调用（但不能更早！）。 默认情况下，从外部看不到在函数或条件/循环内部声明的变量，但是您可以使用
global标识符而不是
var更改此行为。 全局变量与普通变量的不同之处在于，首先，它们在局部上下文之外可见，其次，可以重新声明（如果在重新声明期间未设置该值，则它保持不变）
顺便说一句，如果您有一个变量，并且需要检查是否为其分配了值，请使用
is_var_undef内置函数，如果未定义该变量，则该函数返回true。
字符串插值
可以使用
${object}语法将
to_string()了
to_string()方法的基础对象或用户对象放入字符串中。 这样可以避免不必要的字符串连接，并且通常看起来更加整洁：
var x = 3 var y = 4
Vector，Map，MapPair和所有原语也支持此功能。 向量以
[o1, o2, ...]格式显示，映射为
[<key1, val1>, <key2, val2>, ...]和MapPair：
<key, val> 。
功能及其细微差别
ChaiScript函数是与其他所有对象一样的对象。 它们可以被捕获，分配给变量，嵌套在其他函数中并作为参数传递。 同样，对于它们，您可以指定输入值的类型（这是动态键入的语言所缺少的！），为此，您需要在声明函数参数之前指定类型。 如果在调用时可以将参数转换为指定的参数，则将根据C ++规则进行转换，否则将引发异常：
def adder(int x, int y) { return x + y } def adder(bool x, bool y) { return x || y } adder(1, 2)
语言功能也可以设置呼叫条件（呼叫保护）。 如果不遵守，则会引发异常，否则将进行调用。 我还注意到，如果函数的末尾没有return语句，则将返回最后一个表达式。 小例程非常方便：
def div(x, y) : y != 0 { x / y }
类和Dynamic_Object
ChaiScript具有OOP的基础知识，如果您需要操作复杂的对象，这是绝对的优势。 该语言具有特殊类型-Dynamic_Object。 实际上，所有类和名称空间的实例都是具有预定义属性的Dynamic_Object。 动态对象允许您在脚本执行期间向其添加字段，然后访问它们：
var obj = Dynamic_Object(); obj.x = 3; obj.f = fun(arg) { print(this.x + arg); }
类的定义非常简单。 可以将它们设置为字段，方法，构造函数。 从有趣的
set_explicit(object, value)通过特殊功能
set_explicit(object, value)可以通过在类声明后禁止添加新方法或属性来“固定”对象的字段（通常在构造函数中完成）：
class Widget { var id;
重要的一点-实际上，类方法只是函数，其第一个参数是具有明确指定类型的类的对象。 因此，以下代码等效于向现有类添加方法：
def set_id(Widget w, id) { w.id = id } w.set_id(9)
熟悉C＃的任何人都可以痛苦地替换看起来像扩展方法的东西，并且会接近事实。 因此，使用该语言，您甚至可以为内置类（例如，字符串或int）添加新功能。 作者还提供了一种使运算符重载的棘手方法：要做到这一点，您需要用波浪号（`）包围运算符，如下例所示：
命名空间
说到ChaiScript中的名称空间，应该牢记这些本质上是始终在全局上下文中的类。 您可以使用
namespace(name)函数创建它们，然后添加必要的函数和类。 默认情况下，没有该语言的库，但是您可以使用扩展来安装它们，我们将在稍后讨论。 通常，名称空间初始化可能看起来像这样：
namespace("math")
Lambda表达式和其他功能
ChaiScript中的Lambda表达式类似于我们从C ++知道的表达式。 他们使用
fun关键字，它们还需要显式指定捕获的变量，但是它们始终通过引用来执行。 该语言还具有绑定函数，可让您将值绑定到函数参数：
var func_object = fun(x) { x * x } func_object(9)
例外情况
在脚本执行过程中可能会发生异常。 它们可以在ChaiScript本身（我们将在这里讨论）和C ++中进行拦截。 语法与加号绝对相同，甚至可以抛出数字或字符串：
try { eval(x + 1)
以一种好的方式，您应该定义异常类并将其抛出。 在第二部分中，我们将讨论如何在C ++中对其进行拦截。 对于解释器异常，ChaiScript抛出其异常，例如eval_error，bad_boxed_cast等。
解释器常量
令我惊讶的是，该语言竟然是某种编译器宏-它们只有4个，它们全部用于标识上下文，并且主要用于错误处理：
错误陷阱
如果尚未声明要调用的函数，则会引发异常。 如果这对您来说不可接受，则可以定义一个特殊函数
method_missing(object, func_name, params) ，如果发生错误，将使用相应的参数调用该函数：
def method_missing(Widget w, string name, Vector v) { print("widget method ${name} with params {v} was not found") } w = Widget() w.invoke_error(1, 2, 3)
内建功能
ChaiScript定义了许多内置函数，在本文中，我想谈一谈特别有用的函数。 其中：
eval(str) ，
eval_file(filename) ，
to_json(object) ，
from_json(str) ：
var x = 3 var y = 5 var res = eval("x * y")
用C ++实现
安装方式
ChaiScript是一个基于C ++模板的仅标头库。 因此，对于安装，您只需要制作一个克隆
存储库或将所有来自
此文件夹的文件放入您的项目中。 由于根据IDE的不同，所有这些操作都有不同的方式，并且已经在论坛上进行了很长时间的详细描述，因此，我们假定您已成功连接该库，并编译了包含
#include <chaiscript/chaiscript.hpp>的代码。
C ++代码调用和脚本加载
使用ChaiScript的最小示例代码如下所示。 我们在C ++中定义一个简单的函数，该函数采用std :: string并返回更改后的字符串，然后在ChaiScript对象中添加指向它的链接以进行调用。 编译可能要花费大量时间，但这主要是因为为编译器实例化大量模板并不容易：
#include <string> #include <chaiscript/chaiscript.hpp> std::string greet_name(const std::string& name) { return "hello, " + name; } int main() { chaiscript::ChaiScript chai; // chaiscript chai.add(chaiscript::fun(&greet_name), "greet"); // greet // eval chai.eval(R"( print(greet("John")); )"); }
希望您成功了，并且您看到了函数的结果。 我想立即注意一个细微差别-如果您将ChaiScript对象声明为静态对象，则会遇到令人不愉快的运行时错误。 这是因为该语言默认情况下支持多线程，并存储在其析构函数中访问的本地流变量。 但是，它们在调用静态实例的析构函数之前已被销毁，因此，我们遇到访问冲突或分段错误错误。 基于
github上的
问题 ，最简单的解决方案是将
#define CHAISCRIPT_NO_THREADS放在编译器设置中或在包含库文件之前，从而禁用多线程。 据我了解，无法修复此错误。
现在，我们将详细分析C ++和ChaiScript之间的交互作用。 该库定义了一个特殊的模板函数
fun ，可以使用一个指向函数，函子或类变量的指针，然后返回一个存储状态的特殊对象。 例如，让我们用C ++代码定义Widget类，并尝试以不同的方式将其与ChaiScript关联：
class Widget { int Id; public: Widget(int id) : Id(id) { } int GetId() const { return this->Id; } }; std::string ToString(const Widget& w) { return "widget #" + std::to_string(w.GetId()); } int main() { chaiscript::ChaiScript chai; Widget w(2);
如您所见，ChaiScript在它未知的C ++类中可以完全平静地工作，并且可以调用其方法。 如果您在代码中的某个地方犯了一个错误，则脚本很可能会
error in function dispatch抛出异常类型的异常，这一点都不重要。 但是，不仅可以导入函数，而且让我们看看如何使用该库向脚本添加变量。 为此，请更难选择任务-import std :: vector <Widget>。
chaiscript::var函数和
add_global方法将帮助我们解决这一问题。 我们还将
Data public字段添加到Widget中，以了解如何导入class字段：
class Widget { int Id; public: int Data = 0; Widget(int id) noexcept : Id(id) { } int GetId() const { return this->Id; } }; std::string ToString(const Widget& w) { return "widget #" + std::to_string(w.GetId()) + " with data: " + std::to_string(w.Data); int main() { chaiscript::ChaiScript chai; std::vector<Widget> W;
上面的代码显示：
widget #1 with data: 0 widget #2 with data: 2 widget #3 with data: 4 widget #2 with data: 2 ， widget #3 with data: 4 。 我们在ChaiScript中添加了一个指向class字段的指针，并且由于该字段原来是原始类型，因此我们更改其值。 此外，还添加了几种方法来使用
std::vector ，包括
operator[] 。 那些熟悉STL的人知道
std::vector两种索引方法-一种返回常量链接，另一种返回简单链接。 这就是为什么对于重载的函数，必须显式指示其类型-否则会引起歧义，并且编译器将引发错误。
该库提供了更多的添加对象的方法，但是它们几乎都是相同的，因此我看不到详细考虑它们的意义。 作为一个小提示，下面是下面的代码：
chai.add(chaiscript::var(x), "x");
使用STL容器
如果要将包含
原始类型的STL容器传递给ChaiScript，可以将模板容器实例化添加到脚本中，这样就不必为每种类型导入方法。
using MyVector = std::vector<std::pair<int, std::string>>; MyVector V; V.emplace_back(1, "John"); V.emplace_back(3, "Bob");
ChaiScript, . , STL-, . c
std::vector<Widget> , , , ChaiScript
vector_type , Widget .
++ ChaiScript
ChaiScript, . , . Widget WindowWidget, , :
class Widget { int Id; public: Widget(int id) : Id(id) { } int GetId() const { return this->Id; } }; class WindowWidget : public Widget { std::pair<int, int> Size; public: WindowWidget(int id, int width, int height) : Widget(id), Size(width, height) { } int GetWidth() const { return this->Size.first; } int GetHeight() const { return this->Size.second; } }; int main() { chaiscript::ChaiScript chai;
ChaiScript , C++ , . - (, ), ,
std::vector<Widget> .
. ChaiScript , , :
Widget w(3); w.Data = 4444;
«» C++ ChaiScript ( , vec3, complex, matrix) . ChaiScript
type_conversion . Complex int double :
class Complex { public: float Re, Im; Complex(float re, float im = 0.0f) : Re(re), Im(im) { } }; int main() { chaiscript::ChaiScript chai;
因此，没有必要用C ++本身编写转换函数，只需将其导出到ChaiScript。您可以添加转换，并且已经在脚本代码本身中描述了新功能。如果两种类型的转换很简单，则可以将lambda作为参数传递给function type_conversion。投射时会被调用。使用类似的原理将Vector或Map ChaiScript转换为您的自定义类型。为此，在库vector_conversion中定义了map_conversion。解压缩ChaiScript返回值
eval eval_file Boxed_Value . C++, ,
boxed_cast<T> . , ,
bad_boxed_cast :
ChaiScript shared_ptr, . shared_ptr :
auto x = chai.eval<std::shared_ptr<double>>("var x = 3.2");
, shared_ptr, access violation , .
, ChaiScript , ChaiScript. , Complex :
auto printComplex = chai.eval<std::function<void(Complex)>>(R"( fun(Complex c) { print("${c.re} + ${c.im}i"); } )");
ChaiScript
, .
eval_error ,
bad_boxed_cast ,
std::exception . , ++:
class MyException : public std::exception { public: int Data; MyException(int data) : std::exception("MyException"), Data(data) { } }; int main() { chaiscript::ChaiScript chai;
, C++.
pretty_print ,
eval_error , , , , .
ChaiScript
, ChaiScript . , , -, . -
ChaiScript Extras , .
math acos(x):
#include <chaiscript/chaiscript.hpp> #include <chaiscript/extras/math.hpp> int main() { chaiscript::ChaiScript chai; // auto mathlib = chaiscript::extras::math::bootstrap(); chai.add(mathlib); std::cout << chai.eval<double>("acos(0.5)"); // ~1.047 }
. , math . , C++ , , .
3D- OpenGL , , .
, , , « », .
, ChaiScript , Lua. , , : , C++ C, - C-style . , , .
, . ImGui, chaiscript. , :
, -, . :
chaiscript ImGui:, . , Lua , , (JIT ), ChaiScript . , , .
. C++ ( Lua ), ChaiScript . . .