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metalang99

C/C++

v1.13.3

下載

Metalang99

力的黑暗面是通往許多能力的途徑，有些人認為是不自然的。
- 達斯·西迪斯（Darth Sidious）

基於examples/demo.c ：

編譯時列表操縱

 // 3, 3, 3, 3, 3
static int five_threes [] = {
    ML99_LIST_EVAL_COMMA_SEP ( ML99_listReplicate ( v ( 5 ), v ( 3 ))),
};

// 5, 4, 3, 2, 1
static int from_5_to_1 [] = {
    ML99_LIST_EVAL_COMMA_SEP ( ML99_listReverse ( ML99_list ( v ( 1 , 2 , 3 , 4 , 5 )))),
};

// 9, 2, 5
static int lesser_than_10 [] = {
    ML99_LIST_EVAL_COMMA_SEP (
        ML99_listFilter ( ML99_appl ( v ( ML99_greater ), v ( 10 )), ML99_list ( v ( 9 , 2 , 11 , 13 , 5 )))),
};

宏遞歸

 #define factorial ( n )          ML99_natMatch(n, v(factorial_))
#define factorial_Z_IMPL (...) v(1)
#define factorial_S_IMPL ( n )   ML99_mul(ML99_inc(v(n)), factorial(v(n)))

ML99_ASSERT_EQ ( factorial ( v ( 4 )), v ( 24 ));

多個參數過載

 typedef struct {
    double width , height ;
} Rect ;

#define Rect_new (...) ML99_OVERLOAD(Rect_new_, __VA_ARGS__)
#define Rect_new_1 ( x )                                                                              
    { x, x }
#define Rect_new_2 ( x , y )                                                                           
    { x, y }

static Rect _7x8 = Rect_new ( 7 , 8 ), _10x10 = Rect_new ( 10 );

// ... and more!

int main ( void ) {
    // Yeah. All is done at compile time.
}

（提示： v(something)評估something 。）

Metalang99是在純C99中編寫可靠且可維護的元圖的堅定基礎。它被實現為預處理宏的解釋性FP語言：Just #include <metalang99.h> ，您已經準備好了。 Metalang99具有代數數據類型，模式匹配，遞歸，咖哩和集合；此外，它提供了用於編譯時間錯誤報告和調試的手段。借助我們內置的語法檢查器，宏錯誤應該是完全可理解的，使您可以方便地開發。

當前，MetalAng99在OpenIPC上用作Datatype99和Interface99的間接依賴性；這包括RTSP 1.0實現以及〜50K的私有代碼行。

動機

宏可促進代碼重複使用，宏是使您塑造語言以適合解決問題的建築材料，從而導致更加干淨和簡潔的代碼。但是，C中的元編程被完全cast割：我們甚至無法使用控制流，整數，無界序列和復合數據結構進行操作，從而從範圍中拋出了許多假設有用的元圖。

為了解決問題，我實施了Metalang99。具有我們可以使用的功能，甚至有可能開發相當不平凡的元圖，例如datatype99：

 #include <datatype99.h>

datatype (
    BinaryTree ,
    ( Leaf , int ),
    ( Node , BinaryTree * , int , BinaryTree * )
);

int sum ( const BinaryTree * tree ) {
    match ( * tree ) {
        of ( Leaf , x ) return * x ;
        of ( Node , lhs , x , rhs ) return sum ( * lhs ) + * x + sum ( * rhs );
    }

    return -1 ;
}

或接口99：

 #include <interface99.h>

#include <stdio.h>

#define Shape_IFACE                      
    vfunc( int, perim, const VSelf)      
    vfunc(void, scale, VSelf, int factor)

interface ( Shape );

typedef struct {
    int a , b ;
} Rectangle ;

int  Rectangle_perim ( const VSelf ) { /* ... */ }
void Rectangle_scale ( VSelf , int factor ) { /* ... */ }

impl ( Shape , Rectangle );

typedef struct {
    int a , b , c ;
} Triangle ;

int  Triangle_perim ( const VSelf ) { /* ... */ }
void Triangle_scale ( VSelf , int factor ) { /* ... */ }

impl ( Shape , Triangle );

void test ( Shape shape ) {
    printf ( "perim = %dn" , VCALL ( shape , perim ));
    VCALL ( shape , scale , 5 );
    printf ( "perim = %dn" , VCALL ( shape , perim ));
}

與模糊的技術（例如標記的工會或虛擬方法表）不同，上述元圖可利用類型安全性，語法簡潔性，並保持生成代碼的確切內存佈局。

看起來很有趣嗎？查看勵志帖子以獲取更多信息。

入門

Metalang99只是一組標頭文件，別無其他。要將其用作依賴性，您需要：

添加metalang99/include目錄。
指定-ftrack-macro-expansion=0 （gcc）或-fmacro-backtrace-limit=1 （clang），以避免無用的宏擴展錯誤。

如果使用cmake，則建議的方法是FetchContent ：

 include (FetchContent)

FetchContent_Declare(
    metalang99
    URL https://github.com/hirrolot/metalang99/archive/refs/tags/v1.2.3.tar.gz # v1.2.3
)

FetchContent_MakeAvailable(metalang99)

target_link_libraries (MyProject metalang99)

# Disable full macro expansion backtraces for Metalang99.
if (CMAKE_C_COMPILER_ID STREQUAL "Clang" )
  target_compile_options (MyProject PRIVATE -fmacro-backtrace-limit=1)
elseif (CMAKE_C_COMPILER_ID STREQUAL "GNU" )
  target_compile_options (MyProject PRIVATE -ftrack-macro-expansion=0)
endif ()

可選的是，您可以預編譯依賴MetalAng99的標題。這將減少彙編時間，因為每次包含標題時都不會編譯標題。

教程|示例|用戶文檔

快樂黑客！

亮點

宏遞歸。遞歸電話的行為如預期。特別是，為了實施遞歸，提升/預處理器僅將所有遞歸功能複製到一定限制，並將其力量跟踪遞歸深度或依靠其內置扣除。作為口譯員，Metalang99沒有此類缺點。
幾乎相同的語法。與PP順序相比，Metalang99看起來不太陌生，因為語法與通常的預處理器代碼無關。
部分申請。 MetalAng99的部分應用程序無需在這里和那裡跟踪輔助參數（如在Boost/Preadotersor中完成），可以首先應用常數值來捕獲環境。除此之外，部分應用還有助於更好地重用元功能。請參閱ML99_const ， ML99_compose等。
調試和錯誤報告。您可以使用ML99_abort方便地調試宏，並通過ML99_fatal報告無法恢復的錯誤。口譯員將立即停止並實現困難。據我們所知，沒有其他宏觀框架為調試和錯誤報告提供了這種機制。

哲學和起源

我在Poica上的工作是在BOOST/PEDORACERSOR上實施的研究計劃語言，使我對結果不滿意。 Boost/預處理器的基本局限性使代碼庫完全無法實現。其中包括遞歸宏通話（被預處理器阻止），這使調試一場噩夢，缺乏部分應用程序，使上下文完全尷尬，以及導致編譯器錯誤消息的兆字節。

只有那時，我已經理解，我們不應該真正建立一個清晰的範式來構造元圖的清晰範式。考慮到這些想法，我開始實施Metalang99 ...

長話短說，釋放v0.1.0的艱苦努力花費了一半的努力，並使其穩定了近一年。作為MetalAng99的真實應用程序，我完全以相同的形式創建了DataType99：實現是高度聲明性的，語法很漂亮，語義是明確的。

最後，我想說的是，Metalang99僅與語法轉換有關，而不是關於CPU結合的任務。預處理器太慢且有限，無法進行這種虐待。

指南

如果可能的話，請使用ML99_assertIsTuple ， ML99_assertIsNat等主張宏參數，以進行良好的形式，以提供更好的診斷消息。
在Metalang99兼容的宏中，而不是ML99_cat或其朋友，更喜歡##令牌運算符，因為儘管如此，爭論仍會得到充分擴展。
使用ML99_todo及其朋友指示未完成功能。

出版品

純C中的枚舉非常可打印
實際上，C預處理器的重點是什麼？
類固醇上的宏，或：純C如何受益於元圖
擴展您的語言，不要改變它

貢獻

參見CONTRIBUTING.md 。

建築學

請參閱ARCHITECTURE.md 。

成語

參見idioms.md 。

優化提示

請參閱optimization_tips.md 。

常問問題

問：編譯時錯誤呢？

答：Metalang99是邁向可理解的編譯器診斷的重要一步。它具有內置的語法檢查器，該檢查器測試所有傳入術語的有效性：

[ playground.c ]

 ML99_EVAL ( 123 )
ML99_EVAL ( x , y , z )
ML99_EVAL ( v ( Billie ) v ( Jean ))

[ /bin/sh ]

 $ gcc playground.c -Imetalang99/include -ftrack-macro-expansion=0
playground.c:3:1: error: static assertion failed: "invalid term `123`"
    3 | ML99_EVAL(123)
      | ^~~~~~~~~
playground.c:4:1: error: static assertion failed: "invalid term `x`"
    4 | ML99_EVAL(x, y, z)
      | ^~~~~~~~~
playground.c:5:1: error: static assertion failed: "invalid term `(0v, Billie) (0v, Jean)`, did you miss a comma?"
    5 | ML99_EVAL(v(Billie) v(Jean))
      | ^~~~~~~~~

Metalang99甚至可以檢查是否有宏觀前提並報告錯誤：

[ playground.c ]

 ML99_EVAL ( ML99_listHead ( ML99_nil ()))
ML99_EVAL ( ML99_unwrapLeft ( ML99_right ( v ( 123 ))))
ML99_EVAL ( ML99_div ( v ( 18 ), v ( 4 )))

[ /bin/sh ]

 $ gcc playground.c -Imetalang99/include -ftrack-macro-expansion=0
playground.c:3:1: error: static assertion failed: "ML99_listHead: expected a non-empty list"
    3 | ML99_EVAL(ML99_listHead(ML99_nil()))
      | ^~~~~~~~~
playground.c:4:1: error: static assertion failed: "ML99_unwrapLeft: expected ML99_left but found ML99_right"
    4 | ML99_EVAL(ML99_unwrapLeft(ML99_right(v(123))))
      | ^~~~~~~~~
playground.c:5:1: error: static assertion failed: "ML99_div: 18 is not divisible by 4"
    5 | ML99_EVAL(ML99_div(v(18), v(4)))
      | ^~~~~~~~~

但是，如果您做一些尷尬的事情，編譯時錯誤可能會變得非常晦澀：

 // ML99_PRIV_REC_NEXT_ML99_PRIV_IF_0 blah(ML99_PRIV_SYNTAX_CHECKER_EMIT_ERROR, ML99_PRIV_TERM_MATCH) ((~, ~, ~) blah, ML99_PRIV_EVAL_)(ML99_PRIV_REC_STOP, (~), 0fspace, (, ), ((0end, ~), ~), ~, ~ blah)(0)()
ML99_EVAL ((~, ~, ~) blah )

無論哪種情況，您都可以嘗試迭代地調試您的元圖。根據我的經驗，有95％的錯誤是可理解的 - Metalang99是為人類而不是用於宏觀怪物的。