DSL بلغة C++: كيفية إنشاء لغة البرمجة الخاصة بك للمهام الواقعية

عندما تكون C++ ليست مجرد لغة، بل منشئ لغات

تخيل أنك تكتب نظامًا معقدًا للتحكم في ذراع آلية. كل يوم تقوم بإدخال أوامر متكررة: "أدر المحرك المؤازر بمقدار 30 درجة"، "التقط القطعة"، "انقل إلى النقطة X:100 Y:200". يتحول الكود بلغة C++ الخالصة إلى ورقة لا نهاية لها من استدعاءات الدوال والحلقات. ماذا لو كان بإمكانك كتابة أمر مباشرة كما هو بلغة بشرية: move arm to (100, 200) at speed 50؟ وأن يكون هذا كود C++ حقيقيًا وقابلًا للترجمة؟

هذا ليس خيالًا علميًا. هذا هو DSL (لغة خاصة بالمجال). بلغة C++ يمكنك إنشاء لغتك المصغرة الخاصة التي ستصف مهام مجال عملك بشكل مثالي. في هذه المقالة، لن نتحدث فقط عن النظرية - بل سنكتب DSL حقيقي بلغة C++ من الصفر، وسنحلل نهجين (داخلي وخارجي)، ونوضح كيف يمكن أن يسرع التطوير بمقدار 5-10 مرات.

مرحبًا بك في عالم يصبح فيه المبرمج لغويًا، والمترجم هو مترجمك الخاص.

ما هو DSL ولماذا تحتاجه؟

اللغة الخاصة بالمجال (DSL) هي لغة برمجة تم إنشاؤها لحل مشاكل مجال واحد محدد. على عكس اللغة العامة (C++, Python, Java)، فإن DSL متخصصة بشكل ضيق جدًا. أمثلة تعرفها بالتأكيد: SQL (لقواعد البيانات)، Regex (للبحث عن الأنماط)، HTML (لترميز صفحات الويب).

ولكن لماذا تكتب DSL الخاص بك بلغة C++؟ ثلاثة أسباب رئيسية:

\n
• قابلية قراءة الكود. يصبح كودك مشابهًا للمواصفات الفنية. يمكن قراءته وتعديله ليس فقط من قبل المبرمج، ولكن أيضًا من قبل المهندس وعالم الرياضيات والمصمم.
\n
• سرعة التطوير. بدلاً من 20 سطرًا من الكود النمطي - سطر واحد بلغة DSL.
\n
• الأمان. لن تسمح DSL بكتابة أمر غير صحيح نحويًا لنظامك. يتم اكتشاف الأخطاء في مرحلة الترجمة.
\n

C++ مثالية لإنشاء DSL بفضل نظام القوالب القوي (البرمجة الفوقية للقوالب)، وعوامل التحميل الزائد، والوحدات الكلية. يمكنك إنشاء DSL سيعمل بنفس سرعة كود C++ العادي، لأنه سيكون مدمجًا مباشرة في المترجم.

عالمين: Internal DSL مقابل External DSL

قبل كتابة الكود، دعنا نختار النهج. يوجد نوعان من DSL للغة C++:

Internal DSL (DSL مدمج)

لا تكتب محللًا جديدًا. أنت تستخدم صياغة C++ - التحميل الزائد للعوامل، وسلاسل الاستدعاء، والدوال المجهولة (lambda) - لإنشاء "لغة داخل اللغة". هذا هو النهج الأكثر شيوعًا في C++. مثال: مكتبة Boost.Spirit أو Eigen للجبر الخطي، حيث تكتب v = (3.0 * m1 + m2) * m3; - يبدو هذا مثل DSL رياضي، لكنه C++ خالص.

External DSL (DSL خارجي)

تخترع صياغتك الخاصة من الصفر، وتكتب محللًا (أو تستخدم مولد محللات مثل ANTLR, Flex/Bison)، ثم تترجمه إلى كود C++. هذا أكثر تعقيدًا، لكنه يعطي حرية كاملة. على سبيل المثال، يمكنك كتابة سكريبت بلغتك الخاصة، وسيقوم برنامج C++ بتنفيذه.

في هذه المقالة، سنقوم بتنفيذ كلا الخيارين. سنبدأ بالخيار البسيط - DSL الداخلي.

تطبيق عملي 1: إنشاء Internal DSL لتكوين الروبوت

لنفترض أننا نكتب مكتبة للتحكم في روبوت. نحتاج إلى تحديد تسلسل من الإجراءات. سيبدو الكود العادي كما يلي:

Robot robot;\nrobot.connect("COM3");\nrobot.setSpeed(50);\nrobot.moveTo(100, 200);\nrobot.grip(true);\nrobot.moveTo(300, 400);\nrobot.grip(false);\n

يعمل، لكنه ممل. دعنا نحول هذا إلى DSL باستخدام سلاسل الدوال والتحميل الزائد للعوامل. نريد أن نكتب هكذا:

Robot robot;\nrobot << connect("COM3") << speed(50)\n      << move(100, 200) << grip(on)\n      << move(300, 400) << grip(off);\n

كيف ننفذ هذا؟ نستخدم نمط "Builder" والتحميل الزائد للعامل <<

المدونات

تحسين أداء تطبيقات PHP: دليل عملي للمبتدئين

كيف تصبح مطور جافا: نصائح وسيرة ذاتية عملية

أفضل بيئات التطوير المتكاملة وأدوات تطوير Rust: من الألف إلى الياء

توصيات الكتب

TypeScript الفعّال

Rust وDocker: حاويات التطبيقات

اختبار تطبيقات TypeScript: من اختبارات الوحدة إلى E2E

Symfony 5: البداية السريعة

اقرأ أيضًا

كيفية إضافة عنصر إلى مصفوفة في JavaScript: 5 طرق مع أمثلة حقن التبعية في Swift: دليل شامل للمبتدئين رواتب مطوري Go في روسيا: نظرة على سوق 2024 كيف تصبح مطور JavaScript: نصائح وسيرة ذاتية العمل مع التواريخ والأوقات في Kotlin: تقنيات متقدمة وأمثلة