元编程的使用示例

Posted 2023-03-25

参考技术A

一个简单元编程的例子是使用bash脚本的产生式编程示例：
#!/bin/bash
# metaprogram
echo '#!/bin/bash' >program
for ((I=1; I<=992; I++)) do
echo echo $I >>program
done
chmod +x program
这个脚本（或程序）生成了一个新的993行程序来打印1至992。这只是演示用代码来写更多代码，并不是打印数字的最有效方法。然而，一个程序员可以几分钟内编写和执行元程序，却生成了近1000行代码。
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C++中也可以使用模板来进行元编程（以下代码在VC2008中编译通过）：
#include<iostream>
using namespace std;
int Result;
//主模板
template<int N> //模板
class Fibonacci

public:
enumResult = Fibonacci<N-1>::Result + Fibonacci<N-2>::Result ;
//枚举，带有隐含计算
;
//完全特化模板
template<>
class Fibonacci<1> //带常参数1的构造函数

public:
enum Result = 1 ;
//给枚举赋初值1
;
//完全特化模板
template<>
class Fibonacci<0> //带参数0的模板

public:
enum Result = 0 ;
//给枚举赋初值0
;
int main()

std::cout << 第20项的Fibonacci数是： << Fibonacci<20>::Result << std::endl;
//隐含计算
system(pause);
return 1;

该示例定义了一个类模板，类中声明了一个枚举类型，该程序的奥秘就在枚举类型的构造上。从枚举类型的构造可以看出，他自身有一个样俺的迭代计算。两个构造函数为枚举类型初始化了数列的初始值，当调用“Fibonacci<20>::Reasult“时，就以这两个初始值为基础进行迭代。因此，程序在运行时并没有显示的计算，而是在编译时就由编译器计算了。
当编译器实例化Fibonacci<20>时，为了给其enum Result赋值，编译器需要对Fibonacci<19>和Fibonacci<18>进行实例化，之后同理······，当实例化到Fibonacci<1>和Fibonacci<0>的时候，完全特化模板被实例化，至此迭代结束。
所以，该程序编译的结果仅包含一个常量值，输出如下：
第20项的Fibonacci数是：6765
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不是所有的元编程都用产生式编程。如果程序可以在运行时改变（如Lisp、Ruby、Python、Smalltalk、Lua、Groovy和javascript），这种技术可以不实际生成源代码就使用元编程。
在Ruby中，最常用的就是attr系列方法，譬如attr、attr_reader、attr_writer、attr_accessor。attr_reader方法为一个实例变量产生一个用于读取其值的方法，attr_writer为其产生一个用于写入值的方法，attr_accessor则同时具有这两种功能。
class Foo
attr_reader :just_read
attr_writer :just_write
attr_accessor :both_read_and_write
def initialize
@just_read = 0
@just_write = 0
@both_read_and_write = 0
end
end
# 输出attr系列方法生成的方法
puts Foo.instance_methods - Foo.superclass.instance_methods
最常用的元编程工具是编译器，把高级语言转换为汇编语言或机器语言。更灵活的方法是在程序中嵌入解释器直接处理程序数据。有一些实现例如为Object Pascal编写的RemObject's Pascal Script。
另一个很常用的元编程例子是lex和yacc，用来生成词法分析器和语法分析器。Yacc通常用作编译器的编译器，生成一个把高级语言转换为机器语言的工具。
quine是一种源代码等于输出的特殊的元程序。
面向语言的程序设计是一种强烈关注元编程的编程风格，通过领域特定语言来实现。