C/C++脚本化: 探索篇

C/C++脚本化: 探索篇

本文来源：Zero’s Donkey Den
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使用C/C++等系统级语言开发业务逻辑效率太低? 这个功能用脚本写最多只要三天？我们对执行速度和资源又没啥要求…… 不知道过去你是否也有过这样的想法？

随着软件工程与计算机硬件的飞速发展，对于一些开发场景来说，系统级语言多少显得有点“大材小用”了，这迫使我们需要结合一门脚本语言相互配合，快速迭代产品。

本文主要描述通过脚本语言来扩展C/C++，而非以脚本语言为主的应用场景。

1 为什么要脚本化

我们知道C/C++是一种高效且功能强大的系统级编程语言, 被广泛用于操作系统、服务器、游戏引擎及客户端应用程序的开发。然而随着计算机硬件性能的飞速提升，在许多对性能要求不高的场景下，相比其所带来的复杂度与开发成本，其他方面的优势已经不再显著。许多开发者转向了脚本语言，利用其与生俱来的灵活性、丰富的生态，快速迭代产品，达到降本增效的目的，而需要性能的场景又可以反过来结合C/C++，这样即保证了程序的高效运行又兼顾了开发速度。

比如近些年流行的 Electron, 它将WEB技术应用到了桌面端应用程序, 即用JavaScript写业务逻辑, 以HTML、CSS渲染用户界面。

另外一些开发者期望将程序的相关功能，通过脚本语言的接口暴露给用户，以便用户可以通过这些接口来扩展程序的功能，提高灵活性以及适应性。如IDA静态分析工具就使用Python来扩展软件功能，这样用户可以通过Python编写插件、执行一些自定义任务。此外还有Microsoft Office与Visual Basi、《魔兽世界》与Lua等等。

2 现有项目的脚本化及方式

尽管与脚本语言结合有诸多优势，但现有大部分的项目仍然是通过传统C/C++实现。因此针对这部分现有项目，我们可以在其版本迭代、新功能开发、维护期间，通过脚本化部分功能模块或业务逻辑，达到简化开发与维护的工作，即某项独立的任务通过调用脚本语言编写的模块来完成。

这里我们主要探讨脚本语言扩展C/C++的场景，目前主要有如下两种扩展方式：

1. 直接嵌入脚本语言的解释器
2. 通过子程序的方式调用脚本模块(不适用于Lua)

2.1 嵌入解释器

将脚本语言解释器作为一个模块集成到C/C++项目中，然后以调用函数的方式运行脚本模块，通常需要等待脚本运行结束之后才会返回。执行结果通过解释器API获取，通常包含：返回值及上下文对象。

2.1.1 优点

• 灵活性高
  通过解释器提供的API，开发人员可以轻松修改和扩展解释器的功能。
• 交互简单
  脚本与宿主程序运行在同一进程内，两者之间可以通过暴露接口的方式直接交互，而无需编写进程通讯方面的代码。
• 资源共享
  由于在同一进程内，资源可以相互共享（通过接口访问）。

2.1.2 缺点

• 兼容性风险
  不同发行版的解释器提供的API可能并不兼容，切换解释器版本困难。
• 并行执行差
  大部分脚本语言解释器是单线程设计，不能提供真正意义上的多核并行，且这种机制不能通过在多个逻辑线程上运行解释器解决，如CPython的全局解释器锁（GIL）[1]。

2.1.3 例子

下面是通过Boost.Python嵌入Python解释器[2]，并执行了一个简单的脚本文件的例子

script.py:

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