Lua Gen Plus Plus
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警告：查看下方的狀態訊息以了解本專案的狀態。
這可能會開始一篇長篇文章，描述 C++ 範本巨程式設計方法的實作，目的是在編譯期間產生在執行時可以有效率執行的一系列 Lua C API 呼叫。這將會在單一可重複使用的 C++ 標頭檔 (luagen.hpp - 簡稱「luagen++」) 中達到最高點，而 luagen.hpp 就實作了這些方法。您可以利用此標頭檔以乾淨且有效率的方式繫結 C++ 和 Lua 程式碼。
舉例來說，以下 C++ 程式碼
#include <luagen.hpp>
using namespace luagen;
...
eval(L, global("print")(global("math")["sqrt"](lnumber(2.0))));
會在編譯期間擴充成下列程式碼
lua_getglobal(L,"print") lua_getglobal(L,"math") lua_getfield(L,-1,"sqrt") lua_remove(L,-2) lua_pushnumber(L,2.0) lua_call(L,1, -1) lua_call(L,1, 0)
現在，已經有許多用來繫結 Lua 與 C++ 程式碼的方法 (BindingCodeToLua)。這裏的方法具有下列特色
我發現最相近的專案是 Luabind 中的 object.hpp [3]。它也使用 C++ 範本巨程式編寫技術，但程式碼產生似乎沒有達到上點 1 的最佳條件。Luabind 內含 Boost 標頭 [4]，其中約有 10k 行未徹底說明的複雜範本巨程式編寫程式碼標頭檔，並提供較高階且更自動化的定義（例如模組與類別衍生定義），這非我所要。雖然 luagen.hpp 可能會有數千行 C API 呼叫的完整封裝，但核心技術本身（可獨立出來）僅能實作於數百行程式碼，且此文章將示範做法。
因此，本文的目的是雙重的：展示「luagen++」標頭檔（luagen.hpp）並說明其實作。
待辦事項！- 這裡可能有關於實作的一段冗長且十分有趣的討論。
如果你不相信我，看看反組譯（注意：luagen.hpp 中大概可以消除一些額外 `lua_gettop` 的地方）
.file "test.cpp" .text .align 2 .p2align 4,,15 .def __ZN6luagen11debugprintfEz; .scl 3; .type 32; .endef __ZN6luagen11debugprintfEz: pushl %ebp movl %esp, %ebp popl %ebp ret .def ___main; .scl 2; .type 32; .endef .section .rdata,"dr" LC2: .ascii "sqrt\0" LC0: .ascii "print\0" LC1: .ascii "math\0" .text .align 2 .p2align 4,,15 .globl _main .def _main; .scl 2; .type 32; .endef _main: pushl %ebp movl $16, %eax movl %esp, %ebp pushl %edi pushl %esi pushl %ebx subl $92, %esp andl $-16, %esp call __alloca call ___main call _luaL_newstate movl %eax, (%esp) movl %eax, %ebx call _luaL_openlibs movl $LC2, -28(%ebp) leal -24(%ebp), %eax movl -28(%ebp), %edx movl %eax, -32(%ebp) movl -32(%ebp), %eax movl %edx, -36(%ebp) movl %ebx, (%esp) movl %eax, -40(%ebp) leal -40(%ebp), %eax movl %eax, -56(%ebp) leal -48(%ebp), %eax movl %eax, -52(%ebp) movl -56(%ebp), %eax movl $LC0, -20(%ebp) movl -52(%ebp), %edx movl $LC1, -24(%ebp) movl %eax, -64(%ebp) leal -20(%ebp), %eax movl %eax, -72(%ebp) leal -64(%ebp), %eax movl %eax, -68(%ebp) movl -72(%ebp), %eax movl %edx, -60(%ebp) movl -68(%ebp), %edx movl $0, -48(%ebp) movl $1073741824, -44(%ebp) movl %edx, -76(%ebp) movl %eax, -80(%ebp) call _lua_gettop movl -80(%ebp), %eax movl (%eax), %eax movl %ebx, (%esp) movl %eax, 8(%esp) movl $-10002, %eax movl %eax, 4(%esp) call _lua_getfield movl %ebx, (%esp) call _lua_gettop movl %eax, -84(%ebp) movl -76(%ebp), %edi movl %ebx, (%esp) call _lua_gettop movl (%edi), %esi movl (%esi), %eax movl (%eax), %eax movl %ebx, (%esp) movl %eax, 8(%esp) movl $-10002, %eax movl %eax, 4(%esp) call _lua_getfield movl 4(%esi), %eax movl %ebx, (%esp) movl %eax, 8(%esp) movl $-1, %eax movl %eax, 4(%esp) call _lua_getfield movl %ebx, (%esp) movl $-2, %eax movl %eax, 4(%esp) call _lua_remove movl %ebx, (%esp) call _lua_gettop movl %eax, %esi movl 4(%edi), %eax fldl (%eax) movl %ebx, (%esp) fstpl 4(%esp) call _lua_pushnumber movl %ebx, (%esp) call _lua_gettop movl %ebx, (%esp) subl %esi, %eax movl $-1, %esi movl %esi, 8(%esp) movl %eax, 4(%esp) call _lua_call movl %ebx, (%esp) call _lua_gettop movl %ebx, (%esp) movl -84(%ebp), %ecx xorl %edx, %edx movl %edx, 8(%esp) subl %ecx, %eax movl %eax, 4(%esp) call _lua_call movl %ebx, (%esp) call _lua_close leal -12(%ebp), %esp xorl %eax, %eax popl %ebx popl %esi popl %edi popl %ebp ret .def _lua_pushnumber; .scl 3; .type 32; .endef .def _lua_remove; .scl 3; .type 32; .endef .def _lua_getfield; .scl 3; .type 32; .endef .def _lua_call; .scl 3; .type 32; .endef .def _lua_gettop; .scl 3; .type 32; .endef .def _lua_close; .scl 3; .type 32; .endef .def _luaL_openlibs; .scl 3; .type 32; .endef .def _luaL_newstate; .scl 3; .type 32; .endef
以下是在「-fdump-tree-optimized」旗標（「test.cpp.126t.optimized」）下 g++ 4.3 的輸出，顯示了最佳化後程式碼的 C 風格表現
;; Function int main() (main)
Analyzing Edge Insertions.
int main() ()
{
int D.5767;
int pos;
int D.5766;
int pos;
const struct getfield_ * this.27;
const struct call_ * this.24;
struct lua_State * L;
struct global D.4728;
struct global D.4729;
const struct getfield_ D.4820;
struct lnumber D.4830;
const struct call_ D.4917;
<bb 2>:
L = luaL_newstate ();
luaL_openlibs (L);
D.4830.v_ = 2.0e+0;
D.4729.name_ = &"math"[0];
D.4820.k_ = &"sqrt"[0];
D.4820.t_ = (struct val *) &D.4729;
D.4917.p1_ = (const struct val *) &D.4830;
D.4917.f_ = (const struct val *) &D.4820;
D.4728.name_ = &"print"[0];
lua_gettop (L);
lua_getfield (L, -10002, ((const struct global *) (struct val *) &D.4728)->name_);
pos = lua_gettop (L);
this.24 = (const struct call_ *) (const struct val *) &D.4917;
lua_gettop (L);
this.27 = (const struct getfield_ *) this.24->f_;
lua_getfield (L, -10002, ((const struct global *) this.27->t_)->name_);
lua_getfield (L, -1, this.27->k_);
lua_remove (L, -2);
pos = lua_gettop (L);
lua_pushnumber (L, ((const struct lnumber *) this.24->p1_)->v_);
D.5766 = lua_gettop (L);
lua_call (L, D.5766 - pos, -1);
D.5767 = lua_gettop (L);
lua_call (L, D.5767 - pos, 0);
lua_close (L);
return 0;
注意：以上程式碼產生的結果來自舊版本。實際上，要讓所有輸入的最佳程式碼輸出是很困難的。可以建立暫時性物件。
警告：此程式碼仍處於開發階段。儘管通過初步測試，但可能有錯誤和遺漏的 API 功能。請在下方留言區張貼任何有問題的部分。
[2008-07-16]
我對於此專案感到有點灰心。此做法是合理的，但困難在於上面第一個目標仰賴編譯器的有效範本擴充和內嵌。此行為與實作有關。我發現我常常反組譯、檢查 g++ 4.x gimple 輸出、檢查連結器 .map 檔等等，只為了確保編譯器不會產生多餘的範本實例化，或無法內嵌暫時性物件。有時產生出來的結果的效能很好，尤其是 AST 較淺的簡單運算式；其他時候則會產生程式碼膨脹，這取決於編譯器（如 g++ 3.x、g++ 4.x、MSVC++9）和編譯器選項。在程式碼中擺弄 const v.s. const & 和 inline v.s. forceinline 可能有幫助，但結果似乎不像所預期的一樣一致。或許其他人想找出解決熱門編譯器問題的方法。此外，複雜的範本會增加建置時間並導致令人費解的編譯器錯誤。這一切似乎並未簡化事情，也不會提高生產力。
所以……我開始了一個新專案：LuaToCee。不再倚賴可怕的 C++ шабло來進行元程式設計，我現在使用 Lua 來編寫元程式設計。這令人滿意多了。雖然它可能無法達成上面提到的所有目標，但它有它自己的用途。
Lua C API 其實沒那麼糟。事實上，為了避免過度使用 C API，請盡可能用 Lua 來編寫程式碼，將其編譯為位元組碼，執行 BinToCee，並從 C 呼叫該函式，傳遞 C 的剩餘資料給它。有些技術也可以避免使用 C API 時的陷阱（例如堆疊毀損）。
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