รีเฟลกชันของ C มาโครใน Zig

การสะท้อน C มาโครใน Zig

• Zig

  • Zig เป็นภาษาโปรแกรมใหม่ที่เน้นการเขียนโปรแกรมระดับล่างและระบบ และกำลังวางตำแหน่งตัวเองเป็นภาษาที่สามารถใช้แทน C ได้
  • แม้ปัจจุบันยังอยู่ระหว่างการพัฒนา แต่ก็ถูกใช้งานแล้วในโปรเจกต์อย่าง Bun และ TigerBeetle
  • หนึ่งในความสามารถที่น่าประทับใจที่สุดของ Zig คือการทำงานร่วมกับ C ได้อย่างยอดเยี่ยม

• การเรียกใช้ไลบรารีภายนอก

  • ใน Zig สามารถเรียกใช้ไลบรารีภายนอกได้อย่างง่ายดาย
  • โค้ดตัวอย่าง:

    const win = @import("std").os.windows;
    extern "user32" fn MessageBoxA(?win.HWND, [*:0]const u8, [*:0]const u8, u32,) callconv(win.WINAPI) i32;
    pub fn main() !void {
      _ = MessageBoxA(null, "world!", "Hello", 0);
    }
    

• การนำเข้าไฟล์เฮดเดอร์ C

  • ใน Zig สามารถนำเข้าไฟล์เฮดเดอร์ C แล้วใช้งานได้เหมือนกับการ import แบบปกติของ Zig
  • โค้ดตัวอย่าง:

    const win32 = @cImport({
      @cInclude("windows.h");
      @cInclude("winuser.h");
    });
    pub fn main() !void {
      _ = win32.MessageBoxA(null, "world!", "Hello", 0);
    }
    

• การเขียนโปรแกรมบน Windows

  • แอปพลิเคชัน Windows ทั่วไปจะมีฟังก์ชัน main และฟังก์ชัน window procedure
  • ฟังก์ชัน main จะทำหน้าที่เริ่มต้นแอปพลิเคชันและรันลูปที่ส่งต่อข้อความไปยัง window procedure
  • window procedure จะรับและจัดการข้อความเหล่านั้น
  • โค้ดตัวอย่าง:

    const std = @import("std");
    const windows = std.os.windows;
    const win32 = @cImport({
      @cInclude("windows.h");
      @cInclude("winuser.h");
    });
    var stdout: std.fs.File.Writer = undefined;
    pub export fn WindowProc(hwnd: win32.HWND, uMsg: c_uint, wParam: win32.WPARAM, lParam: win32.LPARAM) callconv(windows.WINAPI) win32.LRESULT {
      _ = switch (uMsg) {
        win32.WM_CLOSE => win32.DestroyWindow(hwnd),
        win32.WM_DESTROY => win32.PostQuitMessage(0),
        else => {
          stdout.print("Unknown window message: 0x{x:0>4}\n", .{uMsg}) catch undefined;
        },
      };
      return win32.DefWindowProcA(hwnd, uMsg, wParam, lParam);
    }
    pub export fn main(hInstance: win32.HINSTANCE) c_int {
      stdout = std.io.getStdOut().writer();
      var class = std.mem.zeroes(win32.WNDCLASSEXA);
      class.cbSize = @sizeOf(win32.WNDCLASSEXA);
      class.style = win32.CS_VREDRAW | win32.CS_HREDRAW;
      class.hInstance = hInstance;
      class.lpszClassName = "Class";
      class.lpfnWndProc = WindowProc;
      _ = win32.RegisterClassExA(&class);
      const hwnd = win32.CreateWindowExA(win32.WS_EX_CLIENTEDGE, "Class", "Window", win32.WS_OVERLAPPEDWINDOW, win32.CW_USEDEFAULT, win32.CW_USEDEFAULT, win32.CW_USEDEFAULT, win32.CW_USEDEFAULT, null, null, hInstance, null);
      _ = win32.ShowWindow(hwnd, win32.SW_NORMAL);
      _ = win32.UpdateWindow(hwnd);
      var message: win32.MSG = std.mem.zeroes(win32.MSG);
      while (win32.GetMessageA(&message, null, 0, 0) > 0) {
        _ = win32.TranslateMessage(&message);
        _ = win32.DispatchMessageA(&message);
      }
      return 0;
    }
    

• การสะท้อนข้อมูล

  • การแมป C มาโครอาจเป็นงานที่ยุ่งยาก
  • ใน Zig สามารถใช้ฟังก์ชัน @typeInfo เพื่อไล่ดูฟิลด์และการประกาศของ struct ได้
  • ด้วยวิธีนี้จึงสามารถสะท้อน C มาโครใน Zig ได้
  • โค้ดตัวอย่าง:

    const window_messages = get_window_messages();
    fn get_window_messages() [65536][:0]const u8 {
      var result: [65536][:0]const u8 = undefined;
      @setEvalBranchQuota(1000000);
      for (@typeInfo(win32).Struct.decls) |field| {
        if (field.name.len >= 3 and std.mem.eql(u8, field.name[0..3], "WM_")) {
          const value = @field(win32, field.name);
          result[value] = field.name;
        }
      }
      return result;
    }
    pub export fn WindowProc(hwnd: win32.HWND, uMsg: c_uint, wParam: win32.WPARAM, lParam: win32.LPARAM) callconv(windows.WINAPI) win32.LRESULT {
      _ = switch (uMsg) {
        win32.WM_CLOSE => win32.DestroyWindow(hwnd),
        win32.WM_DESTROY => win32.PostQuitMessage(0),
        else => {
          stdout.print("{s}: 0x{x:0>4}\n", .{ window_messages[uMsg], uMsg }) catch undefined;
        },
      };
      return win32.DefWindowProcA(hwnd, uMsg, wParam, lParam);
    }
    

• บทสรุป

  • Zig ทำสิ่งที่ C ทำได้ให้สะดวกขึ้นด้วยโครงสร้างของภาษาโปรแกรมที่ทันสมัยกว่า
  • Zig มาพร้อม toolchain ของ C และสามารถรวม declaration จากไฟล์เฮดเดอร์ C ได้อย่างราบรื่น
  • ปรัชญาแบบ practical ของ Zig จะเห็นได้ชัดทันทีเมื่อเริ่มเรียนรู้ภาษา
  • การออกแบบที่ใช้งานง่ายและสม่ำเสมอของ Zig ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน

สรุปโดย GN⁺

• Zig เป็นภาษาใหม่ที่เน้นการเขียนโปรแกรมระดับล่างและระบบ พร้อมความสามารถในการทำงานร่วมกับ C ได้อย่างยอดเยี่ยม
• Zig สามารถนำเข้าไฟล์เฮดเดอร์ C มาใช้งานได้ และยังสะท้อน C มาโครภายใน Zig ได้ด้วย
• ปรัชญาแบบ practical และการออกแบบที่เข้าใจง่ายของ Zig ช่วยอย่างมากต่อการเรียนรู้และการใช้งานภาษา
• Zig เปิดทางให้ย้ายโค้ดเบส C เดิมมาสู่ Zig ได้ จึงช่วยลดอุปสรรคในการนำภาษาไปใช้งาน

[GN⁺]

ความคิดเห็นบน Hacker News

• ฟีเจอร์ @cImport มีกำหนดจะถูกถอดออก

  • ยังสามารถนำเข้าไฟล์ C ได้ แต่ต้องทำงานเพิ่มมากขึ้น
  • ต้องการถอดฟีเจอร์นี้ออกจากภาษาเพื่อตัดการพึ่งพา libclang

• โค้ดตัวอย่าง:

  const win32 = @cImport({
    @cInclude("windows.h");
    @cInclude("winuser.h");
  });
  
  pub fn main() !void {
    _ = win32.MessageBoxA(null, "world!", "Hello", 0);
  }
  

• โค้ดที่เทียบเท่ากันในภาษา D:

  import windows, winuser;
  void main() {
    MessageBoxA(null, "world!", "Hello", 0);
  }
  

• คอมไพเลอร์จัดการส่วนที่เหลือให้

• มีคนที่อยากได้ไวยากรณ์พิเศษสำหรับการนำเข้าไฟล์ C แต่ความเรียบง่ายแบบนี้ดีกว่า

• อยากชอบ Zig แต่กำลังเจอปัญหาบางอย่าง

  • คิดว่าส่วนใหญ่เป็นเพราะมันยังไม่ถึงเวอร์ชัน 1.0
  • ตัวอย่างเช่น วิธีที่แนะนำในการเริ่มโปรเจกต์ด้วย zig init มีโค้ดที่ไม่จำเป็นเยอะเกินไป
  • เพิ่งรู้ไม่นานมานี้ว่าสามารถข้ามส่วน initialisation ไปได้ด้วย zig build-exe filename.zig
  • ยังมีปัญหาเรื่องการเชื่อมกับเอดิเตอร์เยอะพอสมควร
  • ติดตั้งส่วนขยาย VSCode แล้ว แต่ autocomplete และอย่างอื่นทำงานได้ไม่ดี
  • น่าจะเป็นความผิดพลาดของผู้ใช้เอง เลยกะว่าจะลองใหม่อีกครั้งช่วงสุดสัปดาห์

• พรีโปรเซสเซอร์ของ Clang ไม่ได้ถูกทำเป็นขั้นตอนแยกก่อนคอมไพล์

  • โดยพื้นฐานแล้วมันเป็นส่วนหนึ่งของ lexer
  • คิดว่า gcc ก็น่าจะใช้แนวทางคล้ายกัน
  • การเข้าถึงชื่อแมโครไม่ได้เป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิค
  • ที่ยังไม่มีการทำก็เพราะไม่ได้มีความต้องการมากนัก

• มีการเขียนบล็อกเกี่ยวกับวิธีทำงานคล้ายกันในภาษา D โดยใช้ ImportC

  • ลิงก์บล็อก

• ดูเหมือนว่าแต่ละ enum จะเพิ่มอย่างน้อย UINT16_MAX*sizeof(intptr_t) ไบต์เข้าไปในไฟล์ executable

• นิยามฟังก์ชันดูอ่านง่ายมาก

  • เคยเห็นในภาษาอื่นมาบ้าง แต่ปกติแล้วมักจะน่ากลัวมาก
  • Zig อาจคุ้มค่าที่จะลองเรียนรู้
  • นี่คือฟีเจอร์ขายหลัก

• ชอบเว็บไซต์นี้

  • ดูเหมือนว่า Zig กำลังได้รับความนิยมขึ้นจริงๆ