运行时的 C 结构自省

Question

C 语言是否有允许运行时结构自省的工具？

上下文是这样的： 我有一个响应外部事件的守护进程，并且对于每个事件，我们都携带一个执行上下文结构（“上下文”）。上下文大而杂乱，包含对各种状态的引用。

处理完事件后，我希望能够通过过滤器运行上下文，如果它符合某些条件，则删除一条日志消息以帮助调试。但是，由于我希望将其用于现场调试，因此直到运行时我才知道过滤哪些标准是有用的。

我的理想解决方案本质上是允许用户编写 C 风格的布尔表达式并让程序使用它。比如：

activate_filter context.response_time > 4.2 && context.event.event_type == foo_event

到目前为止，被折腾的想法包括：

• 提供一组我们知道如何访问的有限字段。
• 将所有相关结构封装在某种宏中，在运行时生成自省工具。
• 编写一个知道（版本化的）头文件所在位置的 python 脚本，生成 C 代码并将其编译为 dll，然后守护程序将其加载并用作过滤器。显然，这种方法有一些额外的安全考虑。

在我开始疯狂的设计追逐之前，有没有人知道这种事情的例子？我做了一些谷歌搜索，但还没有想出太多。

Answer 1

我从SWIG-CSV parser 中生成了自省。

假设 C 代码包含如下结构，

class Bike {
public:
    int color;      // color of the bike
    int gearCount;      // number of configurable gear
    Bike() {
        // bla bla
    }
    ~Bike() {
        // bla bla
    }
    void operate() {
        // bla bla
    }
};

然后会生成如下CSV元数据，

Bike|color|int|variable|public|
Bike|gearCount|int|variable|public|
Bike|operate|void|function|public|f().

如果需要，现在可以很容易地使用 python 或 C/C++ 解析 CSV 文件。

import csv
with open('bike.csv', 'rb') as csvfile:
    bike_metadata = csv.reader(csvfile, delimiter='|')
    # do your thing

Answer 2

我还建议从另一个角度解决这个问题。您问题中的关键词是：

上下文又大又乱

这就是问题所在。一旦你把它清理干净，你可能会想出一个干净的日志工具。

考虑以某种简单、灵活的格式重新定义上下文struct 中的所有字段，例如XML。一个简单的 `XML 模式，它列出了结构的所有成员、它们的类型，可能还有其他一些元数据，甚至是记录该字段的注释。

然后，将读取 XML 文件并生成代码实际使用的可编译 C 结构的快速而肮脏的样式表放在一起。然后，一个不同的样式表生成机器人生成的代码，枚举结构中的每个字段，并生成将每个字段转换为字符串的代码。

因此，使用用户提供的过滤字符串来连接某种日志记录工具变得更容易。您必须想出某种方法来解析任意过滤字符串。了解lex 和yacc 会派上用场。

这种性质的事情以前也做过。

XCB library 是 X11 协议的 C 客户端库。该协议定义了各种类型的二进制消息，这些消息本质上是简单的structs，客户端和服务器通过套接字相互传递。 libxcb 的实现方式是，所有 X11 消息和其中的所有数据类型都在 XML 定义中描述，样式表自动生成 C 结构定义，以及解析它们的代码，并提供相当干净的 C API解析并生成 X11 消息。

Answer 3

你可能从错误的角度来处理这个问题。

日志记录通常用于方便调试。该程序将各种事件写入日志文件。为了提取感兴趣的条目，过滤应用于日志文件。

有时程序会产生过多的事件；日志库通常通过提供详细程度控制来解决这个问题。基本上，日志记录函数需要一个额外的参数来告诉当前消息的详细程度。如果该值高于全局配置的阈值，则消息将被丢弃。一些库甚至允许在每个模块的基础上控制详细级别（例如：google log）。

另一种可能的方法是利用调试器的强大功能，因为调试器可以访问各种元信息。可以在任意条件范围内创建条件断点测试变量。一旦程序停止，任何信息都可以从范围中提取。这可以使用调试器提供的脚本工具自动化（gdb 有很好的工具）。

最后还有一些工具可以生成胶水代码来使用来自脚本语言的 C 库。一个例子是 SWIG。它分析头文件并生成允许脚本语言调用函数、访问结构字段等的代码。

您的过滤器表达式将成为 Lua 中的程序（也支持其他脚本语言）。您调用这个程序，传递指向执行上下文结构（“上下文”）的指针。感谢 SWIG Lua 程序生成的访问器可以检查结构中的任何字段。