轻型脚本引擎的研究与开发

论文摘要

近年来,随着脚本技术的快速发展,为应用程序提供脚本支持已经成为实现软件可定制和可扩展的有效方案。脚本引擎是脚本解释执行的程序平台,是为应用程序提供脚本支持的技术实现。在现代工业领域的应用中,可嵌入应用程序的现存脚本引擎大多不能满足要求,它们中有些因为支持的脚本语言语法不好学,而不易于该领域用户的入门,有些则因为需要较大的时间和空间开销,而不能满足中小型应用程序的性能要求。本文在研究了当前主流脚本技术的基础上,设计并开发实现了一个轻量级脚本引擎,该脚本引擎由前端编译器和后端虚拟机组成,其中,前端编译器将脚本源程序翻译为字节码指令,分别采用了手写代码和分析程序生成器ANTLR自动生成代码两种实现方案；而后端虚拟机是一个基于堆栈机的字节码执行程序,通过执行字节码来解释脚本逻辑。脚本引擎还包含一套C++应用程序交互接口,用于将它嵌入C++实现的应用程序中,使得用户能够通过脚本调用应用程序注册的对象、函数等,从而实现应用程序的二次开发功能。脚本引擎支持的脚本语言是自主设计的Vblet脚本,Vblet是Visual Basic语言的子集,后者在非正式程序员中具有较高声誉的。Vblet删减了Visual Basic语言的部分功能特性,并且在语法特点上进行一些扩展,使得脚本更灵活,交互性更好。最后,实现了脚本引擎的具有语法高亮功能的集成开发环境。通过测试表明,本脚本引擎能够正确执行Vblet脚本,并且具有较好的性能优势,能够为应用程序提供灵活的的扩展性和定制性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 脚本语言的发展及应用现状
• 1.2.1 脚本语言的发展及其特点
• 1.2.2 国内外对脚本语言应用的研究
• 1.3 本文的研究工作及其论文结构
• 第二章 脚本语言相关技术研究
• 2.1 脚本引擎相关技术
• 2.1.1 脚本引擎、宿主和脚本
• 2.1.2 脚本引擎和宿主的交互方式
• 2.1.3 脚本引擎体系结构
• 2.2 编译器设计相关技术
• 2.2.1 编译器概述
• 2.2.2 前端编译的各个阶段
• 2.2.2.1 词法分析
• 2.2.2.2 语法分析
• 2.2.2.3 中间代码生成
• 2.2.3 自动代码生成和ANTLR
• 2.3 虚拟机技术
• 2.3.1 虚拟机概述
• 2.3.2 堆栈虚拟机的体系结构
• 2.3.3 与应用程序的集成
• 第三章 前端编译器的实现
• 3.1 词法分析器
• 3.1.1 手写词法分析器
• 3.1.2 ANTLR自动生成词法分析器
• 3.2 语法分析器
• 3.2.1 手写语法分析器
• 3.2.2 ANTLR自动生成语法分析器
• 3.3 符号表和作用域
• 3.4 字节码指令的生成
• 3.5 前端编译器的接口
• 第四章 虚拟机及交互接口的实现
• 4.1 虚拟机结构的实现
• 4.1.1 虚拟机结构的实现
• 4.1.2 堆栈结构的实现
• 4.2 虚拟机指令系统的实现
• 4.2.1 指令系统的特点及设计目标
• 4.2.2 指令系统的实现
• 4.3 虚拟机指令执行机制
• 4.3.1 表达式的执行
• 4.3.2 控制语句的执行
• 4.3.3 函数调用的执行
• 4.4 虚拟机与应用程序的接口实现
• 第五章 脚本引擎的测试
• 5.1 脚本引擎测试方法
• 5.2 功能测试
• 5.3 性能测试与分析
• 第六章 总结及进一步的工作
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 进一步的工作
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书