笔记、源码同步在 github 上,欢迎Star,蟹蟹~
我们还没有为Stone语言实现类似于Java语言中system.out.print1n的函数,因此程序还无法输出字符串显示。本章将继续扩展Stone语言,使它能够在程序中调用Java语言中的static方法
Java语言提供了名为原生方法的功能,用于调用C语言等其他一些语言写成的函数。我们将为Stone语言添加类似的功能,让他能够调用由Java语言写成的函数
原生函数将由Arguments类的eval方法调用。代码清单8.1是用于改写Arguments类的eval方法的修改器。这个名为NativeArgEx的修改器标有extendsArgumentsEx一句,它修改的是Arguments类。ArgumentsEx是第7天代码清单7.7中定义的另一个修改器。这里的修改器继承了另一个修改器
通过这次修改,Arguments类eval方法将首先判断参数value是否为NativeFunction对象。参数value是一个由函数调用表达式的函数名得到的对象。eval方法之前返回的总是Function对象。如果参数是一个NativeFunction对象,eval方法将在计算实参序列并保存至数组args之后,调用NativeFunction对象的invoke来执行目标函数。如果参数不是NativeFunction对象,解释器将执行通常的函数调用
package chap8; import java.util.List; import Stone.StoneException; import Stone.ast.ASTree; import chap6.Environment; import chap6.BasicEvaluator.ASTreeEx; import chap7.FuncEvaluator; import javassist.gluonj.*; @Require(FuncEvaluator.class) @Reviser public class NativeEvaluator { @Reviser public static class NativeArgEx extends FuncEvaluator.ArgumentsEx { public NativeArgEx(List<ASTree> c) { super(c); } public Object eval(Environment callerEnv, Object value) { if (!(value instanceof NativeFunction)) return super.eval(callerEnv, value); NativeFunction func = (NativeFunction) value; int nparams = func.numOfParameters(); if (size() != nparams) throw new StoneException("bad number of arguments", this); Object[] args = new Object[nparams]; int num = 0; for (ASTree a : this) { ASTreeEx ae = (ASTreeEx) a; args[num++] = ae.eval(callerEnv); } return func.invoke(args, this); } } }
代码清单8.2是NativeFunction类。如果函数是一个原生函数,程序将在开始执行前创建NativeFunction类的对象,将由函数名与相应对象组成的名值对添加至环境中。该类的invoke方法将以参数args为参数调用Java语言的static方法
Method对象的invoke方法用于执行它表示的Java语言方法。invoke的第1个参数是执行该方法的对象。如果被执行的是一个static方法,该参数则为null。invoke的第2个参数用于保存传递给方法的实参序列
package chap8; import java.lang.reflect.Method; import Stone.StoneException; import Stone.ast.ASTree; public class NativeFunction { protected Method method; protected String name; protected int numParams; public NativeFunction(String n, Method m) { name = n; method = m; numParams = m.getParameterTypes().length; } public String toString() { return "<native:" + hashCode() + ">"; } public int numOfParameters() { return numParams; } public Object invoke(Object[] args, ASTree tree) { try { return method.invoke(null, args); } catch (Exception e) { throw new StoneException("bad native function call: " + name, tree); } } }
代码清单8.3中的程序会在执行前创建NativeFunction对象,并添加至环境中。其中,Natives类的environment方法将在调用后返回一个含有原生函数的环境
代码清单8.3向环境添加了print函数、read函数、1ength函数、toInt函数以及currentTime函数。关于这些原生函数的用途,请参见Natives类中的同名static方法
代码清单8.4与代码清单8.5分别是解释器程序及其启动程序。代码清单8.4中的解释器将首先调用Natives类的environment方法,创建一个包含原生函数的环境
在支持使用原生函数之后,Stone语言终于能够写出更加像样的程序了。例如代码清单8.6能够计算15的斐波那契数,并显示计算所花的时间
package chap8; import java.lang.reflect.Method; import javax.swing.JOptionPane; import Stone.StoneException; import chap6.Environment; public class Natives { public Environment environment(Environment env) { appendNatives(env); return env; } protected void appendNatives(Environment env) { append(env, "print", Natives.class, "print", Object.class); append(env, "read", Natives.class, "read"); append(env, "length", Natives.class, "length", String.class); append(env, "toInt", Natives.class, "toInt", Object.class); append(env, "currentTime", Natives.class, "currentTime"); } protected void append(Environment env, String name, Class<?> clazz, String methodName, Class<?> ... params) { Method m; try { m = clazz.getMethod(methodName, params); } catch (Exception e) { throw new StoneException("cannot find a native function: " + methodName); } env.put(name, new NativeFunction(methodName, m)); } // native methods public static int print(Object obj) { System.out.println(obj.toString()); return 0; } public static String read() { return JOptionPane.showInputDialog(null); } public static int length(String s) { return s.length(); } public static int toInt(Object value) { if (value instanceof String) return Integer.parseInt((String)value); else if (value instanceof Integer) return ((Integer)value).intValue(); else throw new NumberFormatException(value.toString()); } private static long startTime = System.currentTimeMillis(); public static int currentTime() { return (int)(System.currentTimeMillis() - startTime); } }
package chap8; import Stone.ClosureParser; import Stone.ParseException; import chap6.BasicInterpreter; import chap7.NestedEnv; public class NativeInterpreter extends BasicInterpreter { public static void main(String[] args) throws ParseException { run(new ClosureParser(),new Natives().environment(new NestedEnv())); } }
package chap8; import javassist.gluonj.util.Loader; import chap7.ClosureEvaluator; public class NativeRunner { public static void main(String[] args) throws Throwable { Loader.run(NativeInterpreter.class, args, NativeEvaluator.class, ClosureEvaluator.class); } }
def fib (n) { if n < 2 { n } else { fib (n - 1) + fib (n - 2) } } t = currentTime() fib 15 print currentTime() - t + " msec"
运行效果如下
从上面运行效果来开,一开始计算大约需要9ms,之后变为2ms。可见Java虚拟机的动态编译能够提高程序的执行效率