冒号课堂§3.2：超级范式 - 编程入门网

冒号课堂§3.2：超级范式

第三课 常用范式（2）

3.2 超级范式——提升语言的级别

智能繁衍：机器人生产机器人　　　　　　　　　　——题记

关键词：编程范式,模板元编程,元编程,语言导向式编程,产生式编程

摘要：元编程简谈

？提问

什么是元编程？它与通常的编程有何不同？

元编程有何用处？它有哪些应用？

相比自编的元程序，用IDE自动生成的代码有什么缺陷？

语言导向式编程有何优点？它与元编程有何关系？

元编程与产生式编程有何异同？

为什么说元程序是一种最高级的程序？

：讲解

问号忽然想起一事，问道：“有一本名为《C++模版元编程》的书，既然提到了模板，想来也属于泛型编程吧？”

冒号答道：“模板元编程即Template Metaprogramming，与泛型编程密切相关但自成一派，隶属于另一种编程范式——元编程（Metaprogramming），简称MP。此处的前缀‘meta-’常译作‘元’，其实就是‘超级’、‘行而上’的意思。比如，元数据（Metadata）是关于数据的数据，元对象（Metaobject）是关于对象的对象，依此类推，元编程自然是关于程序的程序，或者说是编写、操纵程序的程序。”

叹号皱着眉：“听着有点绕。”

冒号投影出另一段代码——

C++（元编程）： template <int N> struct factorial { 　　 enum { value = N * factorial<N - 1>::value }; }; template <>　　　　　　　　// 特化（specialization） struct factorial<0> 　// 递归中止 { 　　 enum { value = 1 }; }; void main() { 　　 cout << factorial<5>::value << endl; // 等价于 cout << 120 << endl; }

“以上用模板元编程实现了阶乘运算。”冒号讲解道，“与前面三种核心范式的阶乘实现有着根本的不同：这里阶乘的值是在编译时而非运行时计算出来的。换句话说，这段代码以模板形式通过编译器生成了新的代码，并在编译期间获得执行。”

冒号课堂§3.2：超级范式(2)

叹号大惑不解：“这又说明什么呢？”

冒号并不直接回答：“假设你需要批量处理用户文档，其格式结构预先给定，但既不像CSV（逗号分隔）那么简单，也不像XML那么标准，并且用户随时可能改变格式标准，请问如何设计这段程序？”

叹号略一思索，便回答：“三大模块：阅读器读出输入文档，解析器按照格式标准去解析，处理器对解析结果进行处理。”

“显然关键在解析器，如果你是从头做起，那么问题至少有四。”冒号扳着指头数：“第一、费时写解析器代码；第二、费时调试解析器代码；第三、如果用户更改格式标准，你得重复做上两件事；第四、如果这段程序是大型程序的一部分，任何改动都可能意味着软件的重新编译、连接、测试、打包、部署等等。如果因为你的缘故公司不得不频频发布补丁包的话，你的饭碗恐怕是朝不保夕了。”

还是句号机灵：“既然谈到了元编程，一定是利用元编程，根据不同的格式标准自动生成相应的解析器代码。不过——此法虽一劳永逸，但难度似乎不小啊。”

“思路对头！”冒号赞许道，“大家听说过Lex和Yacc吗？它们能根据格式标准生成相应的解析器代码。更妙的是，格式标准不限于静态数据，甚至可以含有动态指令！这意味着用户不仅能定义业务数据格式，还能定义业务流程。”

“这敢情好！”叹号兴奋地说。

“如果知道Lex和Yacc本来就是编写编译器和解释器的工具，你就

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