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<title>前言 | Ruby中的元编程</title>
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<meta name="description" content=" 本系列翻译自Ruby Metaprogramming站点上的课程笔记，并加入了我（DeathKing）的一些个人演绎、资料补充等。希望对大家有所帮助。">
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<!-- Title -->
<h1>
<i class="fa fa-spinner fa-spin"></i>
<a href="./" >Ruby中的元编程</a>
</h1>
</div>
<div class="book-summary">
<div class="book-search">
<input type="text" placeholder="Search" class="form-control" />
</div>
<ul class="summary">
<li data-level="0" data-path="index.html">
<a href="./"><i class="fa fa-check"></i> Introduction</a>
</li>
<li class="chapter " data-level="1" data-path="chapter01.html">
<a href="./chapter01.html">
<i class="fa fa-check"></i> <b>1.</b> 前言
</a>
</li>
<li class="chapter " data-level="2" data-path="chapter02.html">
<a href="./chapter02.html">
<i class="fa fa-check"></i> <b>2.</b> 实例变量、方法、类
</a>
</li>
<li class="chapter " data-level="3" data-path="chapter03.html">
<a href="./chapter03.html">
<i class="fa fa-check"></i> <b>3.</b> 方法的调用
</a>
</li>
<li class="chapter " data-level="4" data-path="chapter04.html">
<a href="./chapter04.html">
<i class="fa fa-check"></i> <b>4.</b> 实用元编程方法
</a>
</li>
<li class="chapter " data-level="5" data-path="chapter05.html">
<a href="./chapter05.html">
<i class="fa fa-check"></i> <b>5.</b> 绑定
</a>
</li>
<li class="chapter " data-level="6" data-path="chapter06.html">
<a href="./chapter06.html">
<i class="fa fa-check"></i> <b>6.</b> 块和绑定
</a>
</li>
<li class="chapter " data-level="7" data-path="chapter07.html">
<a href="./chapter07.html">
<i class="fa fa-check"></i> <b>7.</b> 元编程实战
</a>
</li>
<li class="chapter " data-level="8" data-path="chapter08.html">
<a href="./chapter08.html">
<i class="fa fa-check"></i> <b>8.</b> 结语
</a>
</li>
<li class="divider"></li>
<li>
<a href="http://www.gitbook.io/" target="blank" class="gitbook-link">Generated using GitBook</a>
</li>
</ul>
</div>
<div class="book-body">
<div class="body-inner">
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<div class="book-progress">
<div class="bar">
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</div>
<div class="chapters">
<a href="./index.html" title="Introduction" class="chapter done new-chapter" data-progress="0" style="left: 0%;"></a>
<a href="./chapter01.html" title="前言" class="chapter done new-chapter" data-progress="1" style="left: 12.5%;"></a>
<a href="./chapter02.html" title="实例变量、方法、类" class="chapter new-chapter" data-progress="2" style="left: 25%;"></a>
<a href="./chapter03.html" title="方法的调用" class="chapter new-chapter" data-progress="3" style="left: 37.5%;"></a>
<a href="./chapter04.html" title="实用元编程方法" class="chapter new-chapter" data-progress="4" style="left: 50%;"></a>
<a href="./chapter05.html" title="绑定" class="chapter new-chapter" data-progress="5" style="left: 62.5%;"></a>
<a href="./chapter06.html" title="块和绑定" class="chapter new-chapter" data-progress="6" style="left: 75%;"></a>
<a href="./chapter07.html" title="元编程实战" class="chapter new-chapter" data-progress="7" style="left: 87.5%;"></a>
<a href="./chapter08.html" title="结语" class="chapter new-chapter" data-progress="8" style="left: 100%;"></a>
</div>
</div>
<div class="page-inner">
<section class="normal" id="section-gitbook_5">
<h1 id="-">前言</h1>
<h2 id="-">元编程概览</h2>
<p> 元编程的定义看似是明确的，但却又模棱两可。维基百科上对元编程的定义如下：</p>
<blockquote>
<p> 元编程是指某类计算机程序的编写，这类计算机程序编写或者操纵其它程序（或者自身）作为它们的数据，或者在运行时完成部分本应在编译时完成的工作。多数情况下，与手工编写全部代码相比，程序员可以获得更高的工作效率, 或者给与程序更大的灵活度去处理新的情形而无需重新编译。</p>
</blockquote>
<p> 而我也在网上找到了<a href="http://lifegoo.pluskid.org/?p=46" target="_blank">Free Mind</a>对元编程的简介：</p>
<blockquote>
<p> 回到元编程，程序处理程序可以分为“处理其他程序”和“处理自己”，对于前者，有我们熟悉的lex和yacc作为例子。而对于后者，如果再细分，可以分为“宏扩展”、“源代码生成”以及“运行时动态修改”等几种。</p>
<p> 宏扩展从最简单的C语言的宏到复杂的Lisp的宏系统，甚至C++的“模板元编程”也可以包含在这一类里面，我在这里对它们进行了一些介绍。</p>
<p> 源代码生成则主要是利用编程语言的eval功能，对生成出来的源代码（除了在Lisp这样的语言里面以外，通常是以字符串的方式）进行求值。有一类有趣的程序quine，它们运行的结果就是把自己的源代码原封不动地打印出来，通常要证明你精通某一门语言，为它写一个quine是绝佳的选择了，这里有我搜集的一些相关资料。</p>
<p> 最后是运行时修改，像Lisp、Python以及Ruby之类的语言允许在运行时直接修改程序自身的结构，而不用再经过“生成源代码”这一层。当然对源代码进行eval的方法也许是最灵活的，但是它的效率却不怎么样，所以相来说并不是特别流行。这里主要介绍的是这种方式的元编程在Ruby里面的应用，如果对元编程的其他方面感兴趣，前面的几个链接应该都是很好的去处。</p>
</blockquote>
<p> 而元编程技术，最早来自于Lisp。John M. Vlissides在<a href="http://books.google.com.hk/books?id=QhMocNso2XoC&pg=PA214&lpg=PA214&dq=lisp+%E5%85%83%E7%BC%96%E7%A8%%20%208B&source=bl&ots=T92M3sWWcE&sig=zs9oTXIzkDB-_Y3-rqo1Z4ZgM0c&hl=zh-%20%20CN&ei=fHZQTrvlNsjMrQfZmPSsAg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=9&ved=0CFcQ6AEwCA#v=onepage&q=lisp%20%E5%85%83% E7%BC%96%E7%A8%8B&f=false" target="_blank">Pattern Languages of Program Design</a>一书中写到：</p>
<blockquote>
<p> Lisp社团位于现在称之为“反射编程”（reflective programming）或“元编程”（metaprogramming）——对可编程语言编程的前沿。Smalltalk事实上从20世纪70年代后期就开始支持元类。但它是Lisp专用语言，从Comman和ObjVlisp开始，推动元编程成为主流[Bobrow+86，Cointe87]。早期工作为主对象协议（Metaobject Protocal）[Kiczales+91]打下了基础。主对象协议主要用来推广元编程。商业系统也开始使用元编程，特别是在IBM SOM平台上。</p>
</blockquote>
<p> 而你或许不知道<a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Meta" target="_blank">Meta（源于希腊语）</a>这个前缀在这里的意思是抽象。</p>
<h2 id="ruby-">Ruby中的元编程</h2>
<p> Ruby中的元编程，是可以在运行时动态地操作语言结构（如类、模块、实例变量等）的技术。你甚至于可以在不用重启的情况下，在运行时直接键入一段新的Ruby代码，并执行它。</p>
<p> Ruby的元编程，也具有“利用代码来编写代码”的作用。例如，常见的<code>attr_accessor</code>等方法就是如此。</p>
<h2 id="-">一点技术上的细节</h2>
<blockquote>
<p> Lisp通过既可以用于代码也可以用于数据的S表达式（本质上是程序抽象语法树的直接翻译）支持语法层的元编程。Lisp的元编程大量的使用了宏，宏的本质是代码模板。Lisp的这种方式带来的好处是可以在单一的层次上进行编程，代码及数据都以相同的方式表现，唯一的区别在于是否会被估值（evaluate）。然而语法层的元编程模式也有其弊端，用在同一命名空间下运行和估值的代码对两个抽象层次进行操作，会直接导致变量捕获（Variable Capture）和不经意的多次估值这类问题的出现。纵使有标准的Lisp惯用法可以处理这些问题，Lisp程序员仍然是需要学习和考虑更多的东西。</p>
<p> Ruby可以通过ParseTree库来完成语法层的自省，ParseTree可以将Ruby源代码翻译成S表达式。使用此库来编写的一个有趣的应用叫做Heckle，它是一个“测试的测试”框架，能够对Ruby代码解析及改变，例如改变字符串或者将'true'和'false'进行来回的调换。其想法是如果测试覆盖率很好，那么对代码任何部分的任何变更都应该导致单元测试的失败。</p>
<p> 与语法自省相对应的一种更高层次的自省叫做语义自省，既通过语言更高层次的数据结构对程序进行探查。在不同的编程语言中语义自省的方式十分不同，在Ruby语言中一般来说都是作用于类及方法层上：创建方法，重写方法，给方法赋予别名（alias）；截取方法调用；操纵继承链。这些技术和语法层自省相比与已有的代码更为正交（相关度更小），因为它们倾向于将已存在的方法视为黑盒而不是修改其内部实现。</p>
<p>——摘自<a href="http://railser.cn/blog/what-is-metaprogramming/" target="_blank">里克的自习室</a></p>
</blockquote>
<h2 id="-">更多的参考资料</h2>
<ol>
<li>Ruby's Metaprogramming toolbox:<a href="http://weare.buildingsky.net/2009/08/25/rubys-metaprogramming-toolbox" target="_blank">http://weare.buildingsky.net/2009/08/25/rubys-metaprogramming-toolbox</a></li>
<li>Metaprogramming in Ruby:<a href="http://yehudakatz.com/2009/11/15/metaprogramming-in-ruby-its-all-about-the-self/" target="_blank">http://yehudakatz.com/2009/11/15/metaprogramming-in-ruby-its-all-about-the-self/</a></li>
<li>Practical Metaprogramming with Ruby: Storing Preferences:<a href="http://www.kalzumeus.com/2009/11/17/practical-metaprogramming-with-ruby-storing-preferences/" target="_blank">http://www.kalzumeus.com/2009/11/17/practical-metaprogramming-with-ruby-storing-preferences/</a></li>
<li>The Ruby Object Model and Metaprogramming:<a href="http://pragprog.com/screencasts/v-dtrubyom/the-ruby-object-model-and-metaprogramming" target="_blank">http://pragprog.com/screencasts/v-dtrubyom/the-ruby-object-model-and-metaprogramming</a></li>
<li>Metaprogramming Ruby: class_eval and instance_eval:<a href="http://jimmycuadra.com/posts/metaprogramming-ruby-class-eval-and-instance-eval" target="_blank">http://jimmycuadra.com/posts/metaprogramming-ruby-class-eval-and-instance-eval</a></li>
<li>Metaprogramming in Ruby:<a href="http://rubyrogues.com/metaprogramming-in-ruby/" target="_blank">http://rubyrogues.com/metaprogramming-in-ruby/</a></li>
</ol>
</section>
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</div>
</div>
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