はじめに

x10はある程度は最適化してくれるものの、やはり性能はチューニングしたC,C++にはおよびません。そこでプログラムのホットスポットの関数のみC,C++で書いて、その関数をx10のコードから呼ぶことができます。
またC,C++の方がコミュニティが大きい分、便利なライブラリが多く、そのライブラリをそのまま利用できると嬉しいことがあります。

ここではnative版(C++版)x10からC++の関数を呼ぶ方法について紹介します。

参考：

C++の関数を呼ぶ

コードサンプル

MyCpp.hpp, MyCpp.cpp で宣言・定義された関数を呼ぶサンプル

NativeCppTest.x10

import x10.io.Console;
import x10.compiler.Native;
import x10.compiler.NativeCPPInclude;
import x10.compiler.NativeCPPCompilationUnit;

@NativeCPPInclude("MyCpp.hpp")
@NativeCPPCompilationUnit("MyCpp.cpp")

public class NativeCppTest {
  @Native("c++", "my_double(#1);")
  native static def double(n:Int): Int;

  public static def main( args: Rail[String] ) {
    @Native("c++", "foo();") {}

    val n = 30n;
    val n2 = double(n);
    Console.OUT.println("n2: " + n2);
  }
}

MyCpp.hpp

void foo();
int my_double(int n);

MyCpp.cpp

#include <iostream>
#include "MyCpp.hpp"

void foo() {
  std::cout << "hello from foo" << std::endl;
}

int my_double(int n) {
  return 2 * n;
}

関数を呼ぶときは２通りの書き方があります。

Native Static Method

C++関数をx10のstaticメソッドにマッピングする。

@Native("c++", "my_double(#1)")
native static def double(n:Int): Int;

メソッドの引数は #1, #2 に埋め込まれてC++の関数が呼ばれます。
native修飾子をつけると、x10での関数定義（native関数が見つからない場合に呼ばれる）ができなくなります。
- つまりこの例ではmanaged版(Java版)のコンパイルはできません。
少なくともprimitive型は返り値にできます。ただし型推論はできないので、返り値の型（この場合はInt）とパラメータの型を明示する必要があります。
外部のC++ファイル@NativeCPPInclude でヘッダファイル、 @NativeCPPCompilationUnit でcppファイルをそれぞれ指定します。

Native Blocks

@Native("c++", "foo();") {}

このように書いてx10のメソッドを作らずに呼ぶこともできます。{}は必須です。x10のstatementを@Nativeの中身で置き換えています。
もし上記のコードがjavaにcompileされた場合、空のstatementが実行されるはずです。（つまり何も実行されない）
引数を渡す方法はない（？）が、static変数を埋め込むことができます。

コンパイル方法

cpp,hpp,x10のファイルをすべて同一のディレクトリに置いている場合は、単純に以下のコマンドでコンパイルできます。

$ x10c++ NativeCppTest.x10

外部のライブラリをリンクする場合、インクルードパスとライブラリパス、リンクオプションを次のように指定します。

x10c++ Test.x10 -post '# # -I /usr/local/blas # -L /usr/local/blas -lblas'

最初の # はコンパイラの実行コマンド(g++とか)、二つ目はC++のファイルのリストとCXXFLAGS、３つ目はリンカオプションが埋め込まれ、埋め込まれた文字列が実行されます。

Stringを引数に渡す方法

primitive型の変数はC++の適切な型の変数にマッピングされます。
しかし文字列の場合は一工夫必要です。

例えば、文字列を引数として渡してsystemコマンドを実行するメソッドを考えましょう。
次のように書くことができます。

@Native("c++", "system( (#1)->c_str() );")
native static def system(cmd:String):Int;

x10のStringをC++に変換すると x10::lang::String というC++のクラスに変換され、そのクラスの中に c_str() というメソッドが定義されています。C++の std::string#c_str() と同じくchar*を返します。

配列を引数に渡す方法

Railの0番目の要素のアドレスをCに渡す。

NativeRail.x10

import x10.compiler.*;

@NativeCPPInclude("foo.h")
@NativeCPPCompilationUnit("foo.c")
public class NativeTest {

    @Native("c++", "foo((double*)(&((#1)->raw[0])), (int*)(&((#2)->raw[0])))")
    native static def foo(tmp:Rail[double],tmp2:Rail[int]):Int;

    public static def main(args:Rail[String]) {
        t:Rail[double] = new Rail[double](3);
        t2:Rail[int] = new Rail[int](3);
    foo(t,t2);
    for(d in t) Console.OUT.println(d);
    for(i in t2) Console.OUT.println(i);
    }
}

foo.c

int foo(double * tmp, int * tmp2) {
  tmp[0]=10.0;
  tmp[1]=11.0;
  tmp2[2]=21;
}

わかっていないこと

メモリ解放はどのタイミングで？
- GCは効かない？たぶんC++側で明示的に解放する必要があると思うが、よくわかっていません。
C++のクラスをX10から参照することができる？
- X10のクラスは上のStringの例のようにC++のクラスにマップされます。
  - ユーザー定義型の場合はビルド時に生成されるC++のコードを見れば、どのようにC++のクラスにマップされたかわかります。
- しかし、C++のオブジェクトを指す変数をx10側で参照することができるかは不明です。