Dynamiczny język programowania - Dynamic programming language

Ten artykuł dotyczy klasy języków programowania. Aby zapoznać się z metodą skracania czasu działania algorytmów, zobacz Programowanie dynamiczne .
Paradygmaty programowania

W informatyce , wykorzystując język programowania dynamicznego jest klasa języków programowania wysokiego poziomu , który w czasie pracy wykonują wiele zachowań wspólnego programowania, które języki programowania statyczne wystąpi podczas kompilacji . Te zachowania mogą obejmować rozszerzenie programu, dodanie nowego kodu , rozszerzenie obiektów i definicji lub zmodyfikowanie systemu typów . Chociaż podobne zachowania można emulować w prawie każdym języku, o różnym stopniu trudności, złożoności i kosztach wydajności, języki dynamiczne zapewniają bezpośrednie narzędzia do ich wykorzystania. Wiele z tych funkcji zostało po raz pierwszy zaimplementowanych jako funkcje natywne w języku programowania Lisp .

Większość języków dynamicznych jest również wpisanych dynamicznie , ale nie wszystkie. Języki dynamiczne są często (ale nie zawsze) określane jako języki skryptowe , chociaż termin ten w najwęższym znaczeniu odnosi się do języków specyficznych dla danego środowiska wykonawczego.

Realizacja

Ewaluacja

Niektóre języki dynamiczne oferują funkcję eval . Ta funkcja pobiera parametr ciągu zawierający kod w języku i wykonuje go. Jeśli ten kod oznacza wyrażenie, zwracana jest wartość wynikowa. Jednak Erik Meijer i Peter Drayton sugerują, że programiści „używają eval jako substytutu funkcji wyższego rzędu dla ubogich ”.

Zmiana czasu wykonania obiektu

Typ lub system obiektów można zwykle modyfikować w czasie wykonywania w dynamicznym języku. Może to oznaczać generowanie nowych obiektów z definicji środowiska uruchomieniowego lub na podstawie domieszek istniejących typów lub obiektów. Może to również odnosić się do zmiany dziedziczenia lub drzewa typów, a tym samym do zmiany sposobu zachowania istniejących typów (szczególnie w odniesieniu do wywoływania metod ).

Odbicie

Refleksja jest powszechna w wielu dynamicznych językach i zazwyczaj obejmuje analizę typów i metadanych danych ogólnych lub polimorficznych . Może jednak również obejmować pełną ocenę i modyfikację kodu programu jako danych, tak jak funkcje, które Lisp zapewnia przy analizie wyrażeń S .

Makra

Ograniczona liczba dynamicznych języków programowania zapewnia funkcje, które łączą introspekcję kodu (możliwość sprawdzania klas, funkcji i słów kluczowych, aby wiedzieć, czym one są, co robią i co wiedzą) oraz ewaluację w funkcji zwanej makrami . Większość dzisiejszych programistów, którzy znają termin makro , napotkała je w C lub C++ , gdzie są one statyczną cechą zbudowaną w małym podzbiorze języka i są zdolne tylko do podstawienia ciągów w tekście programu. Jednak w językach dynamicznych zapewniają dostęp do wewnętrznych funkcji kompilatora i pełny dostęp do interpretera, maszyny wirtualnej lub środowiska wykonawczego, umożliwiając definiowanie konstrukcji językopodobnych, które mogą optymalizować kod lub modyfikować składnię lub gramatykę język.

Assembly , C , C++ , wczesna Java i Fortran generalnie nie pasują do tej kategorii.

Przykładowy kod

Poniższe przykłady pokazują dynamiczne funkcje przy użyciu języka Common Lisp i jego Common Lisp Object System (CLOS).

Obliczanie kodu w czasie wykonywania i późne wiązanie

Przykład pokazuje, jak można modyfikować funkcję w czasie wykonywania z obliczonego kodu źródłowego 

; the source code is stored as data in a variable
CL-USER > (defparameter *best-guess-formula* '(lambda (x) (* x x 2.5)))
*BEST-GUESS-FORMULA*

; a function is created from the code and compiled at runtime, the function is available under the name best-guess
CL-USER >  (compile 'best-guess *best-guess-formula*)
#<Function 15 40600152F4>

; the function can be called
CL-USER > (best-guess 10.3)
265.225

; the source code might be improved at runtime
CL-USER > (setf *best-guess-formula* `(lambda (x) ,(list 'sqrt (third *best-guess-formula*))))
(LAMBDA (X) (SQRT (* X X 2.5)))

; a new version of the function is being compiled
CL-USER > (compile 'best-guess *best-guess-formula*)
#<Function 16 406000085C>

; the next call will call the new function, a feature of late binding
CL-USER > (best-guess 10.3)
16.28573

Zmiana czasu wykonania obiektu

Ten przykład pokazuje, jak można zmienić istniejącą instancję, aby zawierała nowe miejsce, gdy zmienia się jej klasa, oraz że istniejącą metodę można zastąpić nową wersją. 

; a person class. The person has a name.
CL-USER > (defclass person () ((name :initarg :name)))
#<STANDARD-CLASS PERSON 4020081FB3>

; a custom printing method for the objects of class person
CL-USER > (defmethod print-object ((p person) stream)
            (print-unreadable-object (p stream :type t)
              (format stream "~a" (slot-value p 'name))))
#<STANDARD-METHOD PRINT-OBJECT NIL (PERSON T) 4020066E5B>

; one example person instance
CL-USER > (setf *person-1* (make-instance 'person :name "Eva Luator"))
#<PERSON Eva Luator>

; the class person gets a second slot. It then has the slots name and age.
CL-USER > (defclass person () ((name :initarg :name) (age :initarg :age :initform :unknown)))
#<STANDARD-CLASS PERSON 4220333E23>

; updating the method to print the object
CL-USER > (defmethod print-object ((p person) stream)
            (print-unreadable-object (p stream :type t)
              (format stream "~a age: ~" (slot-value p 'name) (slot-value p 'age))))
#<STANDARD-METHOD PRINT-OBJECT NIL (PERSON T) 402022ADE3>

; the existing object has now changed, it has an additional slot and a new print method
CL-USER > *person-1*
#<PERSON Eva Luator age: UNKNOWN>

; we can set the new age slot of instance
CL-USER > (setf (slot-value *person-1* 'age) 25)
25

; the object has been updated
CL-USER > *person-1*
#<PERSON Eva Luator age: 25>

Składanie kodu w czasie wykonywania na podstawie klasy instancji

W następnym przykładzie osoba z klasy otrzymuje nową superklasę. Metoda drukowania zostaje przedefiniowana w taki sposób, że łączy kilka metod w skuteczną metodę. Efektywna metoda jest kompilowana na podstawie klasy argumentu oraz dostępnych i odpowiednich metod w czasie wykonywania. 

; the class person
CL-USER > (defclass person () ((name :initarg :name)))
#<STANDARD-CLASS PERSON 4220333E23>

; a person just prints its name
CL-USER > (defmethod print-object ((p person) stream)
            (print-unreadable-object (p stream :type t)
              (format stream "~a" (slot-value p 'name))))
#<STANDARD-METHOD PRINT-OBJECT NIL (PERSON T) 40200605AB>

; a person instance
CL-USER > (defparameter *person-1* (make-instance 'person :name "Eva Luator"))
*PERSON-1*

; displaying a person instance
CL-USER > *person-1*
#<PERSON Eva Luator>

; now redefining the print method to be extensible
; the around method creates the context for the print method and it calls the next method
CL-USER > (defmethod print-object :around ((p person) stream)
            (print-unreadable-object (p stream :type t)
              (call-next-method)))
#<STANDARD-METHOD PRINT-OBJECT (:AROUND) (PERSON T) 4020263743>

; the primary method prints the name
CL-USER > (defmethod print-object ((p person) stream)
            (format stream "~a" (slot-value p 'name)))
#<STANDARD-METHOD PRINT-OBJECT NIL (PERSON T) 40202646BB>

; a new class id-mixin provides an id
CL-USER > (defclass id-mixin () ((id :initarg :id)))
#<STANDARD-CLASS ID-MIXIN 422034A7AB>

; the print method just prints the value of the id slot
CL-USER > (defmethod print-object :after ((object id-mixin) stream)
          (format stream " ID: ~a" (slot-value object 'id)))
#<STANDARD-METHOD PRINT-OBJECT (:AFTER) (ID-MIXIN T) 4020278E33>

; now we redefine the class person to include the mixin id-mixin
CL-USER 241 > (defclass person (id-mixin) ((name :initarg :name)))
#<STANDARD-CLASS PERSON 4220333E23>

; the existing instance *person-1* now has a new slot and we set it to 42
CL-USER 242 > (setf (slot-value *person-1* 'id) 42)
42

; displaying the object again. The print-object function now has an effective method, which calls three methods: an around method, the primary method and the after method.
CL-USER 243 > *person-1*
#<PERSON Eva Luator ID: 42>

Przykłady

Popularne języki programowania dynamicznego to JavaScript , Python , Ruby , PHP , Lua i Perl . Następujące są ogólnie uważane za języki dynamiczne:

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

(Wielu używa terminu „języki skryptowe”).