Haskell + Lua = дружба!.lhs

Дата написания: October 21, 2015

Обратите внимание на то, что эта статья является исходником программы - она написана на Literate Haskell! Запустить эту программу можно с помощью stack командой:

stack --resolver lts-3.2 runghc --package hslua --package bytestring имя_файла.lhs

Использование Lua-скриптов в программе на Haskell

Иногда бывает очень полезно иметь возможность расширения/изменения поведения программы без её перекомпиляции. Для решения этой задачи часто используют скриптовые языки, встраивая их интерпретаторы прямо в основную программу. Один из наиболее популярных встраиваемых скриптовых языков, это Lua. Это динамически типизированный процедурный язык программирования, очень экономно расходующий ресурсы процессора и памяти. Эта статья не рассматривает сам Lua, а демонстрирует лишь типичный сценарий его использования, поэтому тем, кто желает познакомиться с этим языком поближе, автор рекомендует почитать официальное руководство по оному.

Итак, приступим. Начнем, как обычно, с импортов:

> import           Control.Monad         (when, void)
> import qualified Scripting.Lua         as Lua
> import qualified Data.ByteString.Char8 as BSS

“Скриптом” нам послужит такая строка:

> script :: String
> script = unlines
>   [ "function pine(height)                             "
>   , "   for i = 1, height do                           "
>   , "      write(  replicate(height - i,      \" \"))  "
>   , "      writeLn(replicate(1 + (i - 1) * 2, \"*\"))  "
>   , "   end                                            "
>   , "end                                               " ]

Автору этот код видится достаточно очевидным для любого читателя, знакомого с каким-либо процедурным языком. Делает же функция pine следующее: при вызове для некоего числа, скажем, 5, она всего лишь выводит на экран (печатает в stdout) “ёлочку” с высотой, равной этому числу:

    *
   ***
  *****
 *******
*********

Заметьте, что скрипт не обязан быть строкой, более того, чаще всего скрипты расширения именно из файлов и читаются. Это, собственно, и позволяет модифицировать их после того, как основная программа скомпилирована. В данном же случае скрипт хранится в строке только лишь для того, чтобы literate-исходник оставался самодостаточным.

Теперь напишем основную программу:

> main :: IO ()
> main = do

Для начала инициализируем интерпретатор и загрузим стандартные библиотеки:

>   lua <- Lua.newstate
>   Lua.openlibs lua

Теперь стоит снова обратить свой взор на код скрипта, а точнее, на процедуры write и writeLn и функцию replicate. Дело в том, что это не встроенные в язык элементы - функция и процедуры инжектируются в пространство имен скрипта нашей основной программой! Т.е. мы способны не только вызывать скрипт снаружи, мы можем расширять “лексикон” самого скриптового языка! Регистрируются функции довольно просто:

>   Lua.registerhsfunction lua "write"     $ putStr   . BSS.unpack
>   Lua.registerhsfunction lua "writeLn"   $ putStrLn . BSS.unpack
>   Lua.registerhsfunction lua "replicate" $ \n s ->
>     (return $ BSS.concat $ replicate n s) :: IO BSS.ByteString

Последняя функция выглядит чуть сложнее первых двух, но так же довольно проста. Регистрируемые функции должны принимать аргументы нескольких простых типов, таких как числа (Int) и байтовые строки (ByteString), и возвращать столь же простые значения, но уже в контексте IO. Так, первые две зарегистрированные функции - настоящие процедуры, возвращающие IO(), т.е. “ничего”.

Окружение готово, теперь нужно загрузить скрипт:

>   res <- Lua.loadstring lua script "script"

Строка "script" здесь - “имя” скрипта, которое интерпретатор использует в сообщениях об ошибках. Из файла скрипт бы загружался так:

>   -- res <- Lua.loadfile lua "replua.lua"

Скрипт может и не загрузиться и это стоит проверить:

>   when (res /= 0) $ error "Can't load script!"

Загруженный скрипт можно выполнить (с начала первой строки, 0 0):

>   Lua.call lua 0 0

Скрипт загружен, можно что-нибудь из него повызывать:

>   void $ Lua.callproc lua "pine" (10 :: Int)

И, конечно же, корректно завершить работу с интерпретатором:

>   Lua.close lua

Вот и всё! Тем Lua и хорош (не только этим, конечно же), что легко встраивается, в т.ч. и в Haskell :)