jank实现C++无缝互操作的技术探索

原创

qife122

发布于 2025-08-13 06:27:27

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jank实现C++无缝互操作的技术探索

内存管理

过去一个月中，我通过cpp/new和cpp/delete实现了手动内存管理。这使用jank的GC分配器（当前是bdwgc）而非malloc，因此通常不需要使用cpp/delete。但如果使用cpp/delete，内存回收可以更主动和确定。

该实现还完整支持bdwgc的析构函数，因此无论是手动删除还是自动回收都会触发非平凡析构函数。

(let [i (cpp/int. 500)
      p (cpp/new cpp/int i)]
  (assert (= i (cpp/* p))))

布尔值处理

为避免隐式的jank对象转换，我们现在可以使用cpp/true和cpp/false，它们直接对应C++的bool类型。相比使用jank自动将Clojure的真值转换为C++值，这种方式能让生成的IR更精简。

复杂类型字符串

通过扩展符号系统支持指针类型表示，例如cpp/int**表示C++的int**类型。对于需要空格或逗号的模板场景，新增了(cpp/type "std::map<std::string, int>")语法。

预编译头文件(PCH)

为实现与jank运行时的无缝C++互操作，需要对jank的C++头文件进行JIT处理。为优化启动时间，新增了预编译头文件机制，在首次运行jank时自动完成编译。

稳定性保障

通过数百项互操作测试发现并修复了数组、全局指针、静态引用、函数指针等方面的问题。测试套件覆盖了PCH、IR优化等Clang/LLVM相关场景。

实际应用示例

通过流输出Hello World

(cpp/raw "#include <iostream>")

(defn -main [& args]
  (cpp/<< cpp/std.cout (cpp/cast cpp/std.string "Hello, world!\n"))
  nil)

JSON格式化工具

集成现代C++ JSON库实现文件读取和格式化输出：

(cpp/raw "#include <fstream>")
(cpp/raw "#include \"json.hpp\"")

(defn -main [& args]
  (let [file (cpp/std.ifstream. (cpp/cast cpp/std.string (first args)))
        json (cpp/nlohmann.json.parse file)]
    (println (cpp/.dump json 2))))

FTXUI终端界面

使用ftxui库实现hiccup风格的终端布局：

(defn render-hiccup [hiccup]
  (let [document (->> (hiccup->element hiccup)
                      (cpp/unbox cpp/ftxui.Element*)
                      cpp/*)
        screen (cpp/ftxui.Screen.Create (cpp/ftxui.Dimension.Fixed 60)
                                        (cpp/ftxui.Dimension.Fixed 20))]
    (cpp/ftxui.Render screen document)
    (cpp/.Print screen)
    (println)))