把C++当脚本语言写！

　　提到脚本，脑海里马上闪过一大堆：Python，Perl，Ruby，PHP，JS，VBS，LUA。。。 不过你有没听说过，用经典的C++做脚本语言吗？先不多说，上个图。（先别纠结那个function，那仅仅是个宏而已，待会你就明白了）

　　

　　

　　

　　或许你在想这一定是疯了，用世界上最复杂的语言做脚本，写的人累不说，脚本引擎先累坏了。各种复杂的模板库，要边解释边运行，得有多强大的虚拟机才撑得住。

　　好吧，那么我们退一步，不强求解释执行，回归到原始的编译后执行。———— 不过那还算脚本吗？

　　

编译速度

　　事实上如今高性能的脚本都是先编译后运行的，大名鼎鼎的JavaScript V8引擎，号称速度最快的LUA-Jit，以及众所周知的ActionScript。。。预先编译不仅能大幅提高运行速度，更重要的是能够提前发现脚本中显式的错误。

　　

　　但脚本中所谓的编译，和传统语言的编译，还是很大区别的。脚本的编译，不过是代码上的深度优化，很快就可以完成。相比复杂了多的C++来说，似乎是望尘莫及的。提到C++的编译速度，大家的映象莫过于在VC里按下F5之后，看着输出框内一条一条的“Compiling...”缓缓出现。有时仅仅测试一个微小的修改，也要等上好几秒的时间。缓慢的编译速度备受煎熬，以至于简单的程序往往选择VB或C#这样可以快速调试的语言。

　　

　　对于庞大的MFC程序来说，缓慢的编译是理所当然的。但简单的小程序出现过长的编译时间，那一定是头文件引用的不合理了。事实上，使用预处理头文件的小程序，编译仅仅是一瞬间的，之后的各种停顿往往是IDE引起的。

　　

　　那么我们就来测试下，不用IDE，仅用纯命令编译个C++小程序。我们使用VC6.0的编译器：CL.exe

　　为了确保纯净的编译环境，我们把CL.exe必须依赖的文件复制到新建的文件夹里。对于VC6的版本，只要有如下5个文件，就可以完成.cpp到.exe的编译了。

CL.exe
　　C1XX.DLL
　　C2.DLL
　　MSPDB60.DLL
Link.exe

　　打开cmd，设置好环境变量，对应到VC6的头目录和库目录

SET INCLUDE=C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\VC98\Include

SET LIB=C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\VC98\Lib

　　就可以调用命令编译了：

cl test.cpp

　　一眨眼的工夫，编译和链接完成，生成了test.exe，一切正常。而这还是在没有使用预编译头的情况下编译的。

　　

　　由此可见，即使语言本身很复杂，但只要用它写的代码不复杂，编译还是非常快的。

　　仔细想想也应如此。以如今的硬件配置，运行98年的编译器，编译一个才几行代码的程序，自然是一瞬间的。

　　命令行编译简单的C++程序是如此的快速，利用这个优势，继续我们的脚本探索。。。

　　

运行环境

　　如果要写一个生成100个随机序列号的小程序，你会使用哪类语言？

　　相比传统语言要先创建一个工程项目，我们直接在桌面新建个文本文件就可以写脚本了。

　　虽然用文本编辑器写代码没任何优势，但对于简单的程序足矣。之后程序交给其他人使用时，脚本优势就淋漓尽致的体现出来了：当他们自己想简单修改一些逻辑规则时，只需用记事本打开就可以，而记事本每台电脑上都有。

　　相反，传统语言写的程序，即使有源代码，用户想简单的修改下也无法生效，还需安装并配置好相应的开发环境才行，这对不熟悉的人来说颇费周折。

　　

　　所以脚本必须足够简单 —— 简单到用户只管修改和运行就可以，其他步骤都交给脚本宿主自动完成。

　　

　　如果想用C++写脚本，那么代码的编译和链接当然必须是全自动的，这并不复杂。

　　但仅仅依靠CL.exe等几个命令还是不够的，因为在其他的电脑上并没有相应的开发环境 —— Include和Lib文件夹，因此就无法通过编译和链接了。

　　而这些头文件库文件，一共多达上千个，全都带上则有近百兆！显然，我们的脚本只用到几个基本功能就可以了，那些复杂的windows头文件就没必要了。

　　

　　事实上，程序的头文件只是函数和结构的定义，仅仅用来给编译器分析而已，最终并不生成实际的指令。所以，我们把常用的头文件，事先生成一个.pch预编译头文件就可以。以后编译时，将他对应到某个头文件就可以了，例如stdafx.h。这样就无需使用任何头文件了。即使stdafx.h也不在，编译仍然能通过，因为这一切都打包在.pch里面了。并且大量的头文件经过事先的分析，编译时就无需再编译它们了，速度大幅提升。

　　

　　至于Lib文件，里面都是库函数的内容。除非整个程序不使用任何C运行时库，那么我们可以不带上任何lib，但那样只能写最基本的代码了。对于一般的简单脚本程序，只需几个必要的lib即可：KERNEL32.LIB，LIBCMT.LIB，LIBCPMT.LIB，OLDNAMES.LIB。总共才1M多。

　　

　　我们把这几个lib文件以及.pch文件，放在cl.exe同个目录下，这样就无需指定INCLUDE和LIB环境变量。

　　

　　

　　至此，我们有了一个精简版的VC6编译器。通过上述10个文件，我们可以不依赖任何环境，独立编译C++程序了。

cl /Yu"stdafx.h" /Fp"MyDLL.pch" test.cpp

实际运行

　　现在，我们可以动态产生C++代码文件，并且自动编译的能力了。但是如何将最终的二进制文件与脚本宿主交互呢？

　　由于exe只能运行在独立的进程里，数据交互只能通过匿名管道，要实现回调什么的非常困难。

　　但若换成dll就可以大显身手了，不仅运行在同一进程空间内，更重要的是dll是可以动态加载卸载的，这一点太符合脚本程序的特性了。并且当某个模块更新了之后，就可以把先前的模块释放掉，加载最新的。而这一切都是动态的，无需重启宿主即可完成！

　　而且dll可以导出内部的函数，宿主用GetProcAddress()就可以轻松获得某个函数地址；至于回调，传递一个宿主的函数指针给脚本就可以了。只要约定好函数声明，双方都可以用最简单原始的方法互相调用，甚至共享同一块内存空间。

　　

　　为了让函数导出更简洁，本例中定义了个叫function的宏：

#define function extern "C" __declspec(dllexport) void

　　于是就可以简单的定义一个导出函数了：

function Test()
{
      // some code here
}

　　是不是很有脚本的感觉呢：）

　　

语法检查

　　一个用文本编辑器敲出来的代码，拼写错误是难免的。所以一个好的脚本引擎，会在运行前做一次全面的语法检查，事先排除明显的错误，而不是边解释边运行。

　　C++就是将其做到了极限，不仅能查出致命的错误，甚至不规范的代码也会有警告提示。这是非常值得的，一个小bug浪费的时间，足够几万次编译了。

　　想要在我们的C++脚本里实现这个功能，其实是非常简单的。因为在调用cl.exe编译时，要是有编译错误就会反馈出来。我们根据对应的错误行号，提示用户就可以了。

　　

　　

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调试环境

　　一个强大的脚本引擎，往往带有调试器。虽然编译器能够预先排除一些错误，但是逻辑上的错误只有在运行时才能出现。

　　对于简单的脚本程序，这项功能似乎不那么重要。毕竟在调试状态下运行，性能会有所影响。

　　在C++脚本里，我们可以通过宏来扩展调试功能，决定是否输出调试信息。不过对于异常错误，处理就比较讲究了。

　　由于我们最终运行的是二进制dll模块，这和普通的脚本有着天壤之别。dll模块是和宿主共用一个进程的，所以一旦当dll内异常触发时，整个进程包括宿主一块进入调试状态了（系统装有开发环境的话）。如果错误过于严重，会导致整个进程的崩溃。这是个非常值得注意的地方，也是C++作脚本在权限上的隐患。所以尽可能少用指针特性，使用更安全的代码，让代码风险降到最少。

　　对于致命的错误，宿主记录下dump文件是非常重要的，方便调试。

　　

　　不过出于简单，本例的宿主是用VB写的，也就无法在调用前使用__try{}进行SEH捕捉。如果宿主也是C++实现的话，则尽可能捕捉dll内的异常。

 

开发环境

　　有别于脚本语言，C++本身就是用于大型程序的开发，所以开发环境是非常完善的。

　　但作为一个脚本，往往都是单个的文本文件，而不是一个项目组。任何版本的VC编辑单个cpp文件，和编辑纯文本文件几乎没有区别。因此我们事先得建立一个模板项目，将需要编辑的cpp移到此项目内开发，这样才会有下拉框智能提示等功能。

　　不过既然选择它作为脚本来使用，那就应该用来处理一些简单的，经常变更的逻辑事务。对于复杂的脚本程序，还不如直接写在宿主里面了。

　　

　　事实上，“程序”和“脚本”之间从没一条固定的界限。用纯粹的程序也可以写一个复杂的游戏故事情节，用纯粹的脚本也可以开发一个大型项目。只不过太过死板，或太过灵活，都会增加额外的工作量。

 

总结

　　与其称之为C++脚本，倒不如说是插件———可以根据需求，动态产生指令的插件。

　　虽然可以玩转出一些脚本的特征，然而C++终究是门严格的语言。相比脚本的灵活性，C++固然更为严谨和死板。当然，凭借强大的宏、模版、运算符重载，我们可以充分扩展，为脚本提供丰富多样的特征和语法糖。

　　当然，它的优势也是显而易见的：性能超高，交互简单。并且完全支持C++的特性。

　　

　　

　　事实上，不仅仅是C++，任何一门高级语言都可以当“脚本”使用，只要调用它们的编译器即可。如果喜欢C#，或者Java风格，只需稍作修改就可以。

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　　为了简单演示，本例使用ＶＢ写了个简单的宿主程序，包括基本的编译，链接，加载，语法检查功能。

　　宿主提供了一个叫“Console”的接口，可以输出字符串。要实现更多接口和扩展功能，修改cl文件夹内的T.h即可。

　　

　　源码可以在这里下载：https://files.cnblogs.com/index-html/CppScript.rar

　　

　　其中有一个DLLTmpl的工程，没有任何用处，仅仅为了生成一个.pch预编译头文件而已。如果想在脚本里使用更多的头文件，就得在StdAfx.h内添加。编译之后的release/MyDll.pch复制到cl文件夹，覆盖原有的即可。

 

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后记：

    当初写这篇文章，是优化了一个防火墙数据包过滤系统的心得。

    因为数据包数量非常大，如果每次都通过传统的脚本判断，性能开销较大；如果写在 DLL 之类的模块里，虽然性能很高，但每次修改规则都得重新发布一次，很麻烦。

    所以最后把规则写成纯文本的 C++ 代码，程序启动时自动将其编译成 DLL，中途代码若有修改，也可以热更新。这样性能和配置都可兼得。

    当然，有条件的话做成 JIT 系统是最好的，例如 winpcap 过滤器那种。不过出于成本，直接调编译器是最简单的。而且套用现成的语言，学习成本也很小。

    （后来 C++0x 出来了，有一个 auto 关键字，可以类型自动推断。所以还可以 #define var auto，那样就更像 javascript 脚本了：）

    最近网上看到篇文章 《什么是“脚本语言”》，终于把之前想说的都说出来了，所以特来更新下。（2015/06/26）