Динамический язык программирования

В информатике язык динамического программирования — это класс языков программирования высокого уровня, которые во время выполнения выполняют многие общие действия программирования, которые статические языки программирования выполняют во время компиляции. Такое поведение может включать расширение программы путем добавления нового кода, расширения объектов и определений или изменения системы типов. Хотя подобное поведение можно эмулировать практически на любом языке с разной степенью сложности, сложности и затрат производительности, динамические языки предоставляют прямые инструменты для их использования. Многие из этих функций были впервые реализованы как встроенные функции языка программирования Lisp.

Большинство динамических языков также являются динамически типизированными, но не все. Динамические языки часто (но не всегда) называют языками сценариев, хотя этот термин в самом узком смысле относится к языкам, специфичным для данной среды выполнения.

Реализация [ править ]

Оценить [ править ]

Некоторые динамические языки предлагают функцию оценки . Эта функция принимает строку или абстрактное синтаксическое дерево , содержащее код на языке, и выполняет ее. Если этот код обозначает выражение, возвращается результирующее значение. Эрик Мейер и Питер Дрейтон отличают генерацию кода во время выполнения , предлагаемую eval, от динамической загрузки, предлагаемой разделяемыми библиотеками , и предупреждают, что во многих случаях eval используется просто для реализации функций высшего порядка (путем передачи функций в виде строк) или десериализации . ^[1]

Изменение времени выполнения объекта [ править ]

Тип или объектная система обычно может быть изменена во время выполнения динамического языка. Это может означать создание новых объектов из определения времени выполнения или на основе примесей существующих типов или объектов. Это также может относиться к изменению наследования или дерева типов и, таким образом, к изменению поведения существующих типов (особенно в отношении вызова методов ).

Вывод типа [ править ]

Поскольку многие динамические языки имеют систему динамических типов, выведение типов во время выполнения на основе значений для внутренней интерпретации представляет собой общую задачу. Поскольку типы значений могут меняться в ходе интерпретации, они регулярно используются при выполнении атомарных операций.

Переменное распределение памяти [ править ]

Статические языки программирования (возможно, косвенно) требуют от разработчиков определить размер используемой памяти перед компиляцией (если только они не работают с логикой указателей). В соответствии с изменением времени выполнения объекта динамическим языкам неявно необходимо (пере)распределять память на основе отдельных операций программы.

Отражение [ править ]

Отражение распространено во многих динамических языках и обычно включает в себя анализ типов и метаданных общих или полиморфных данных. Однако он также может включать в себя полную оценку и модификацию кода программы как данных, например, функции, которые Lisp предоставляет при анализе S-выражений .

Макросы [ править ]

Ограниченное количество языков динамического программирования предоставляют функции, которые сочетают в себе самоанализ кода (возможность проверять классы, функции и ключевые слова, чтобы узнать, что они собой представляют, что они делают и что они знают) и оценку в функции, называемой макросами . Большинство современных программистов, знакомых с термином «макрос», встречали их в C или C++ , где они представляют собой статическую функцию, встроенную в небольшое подмножество языка и способную только заменять строки в тексте программы. Однако в динамических языках они обеспечивают доступ к внутренней работе компилятора и полный доступ к интерпретатору, виртуальной машине или среде выполнения, позволяя определять языкоподобные конструкции, которые могут оптимизировать код или изменить синтаксис или грамматику языка. язык.

Ассемблер , C , C++ , ранние версии Java и Fortran обычно не попадают в эту категорию. ^{[ нужны разъяснения ]}

Пример кода [ править ]

В следующих примерах показаны динамические функции с использованием языка Common Lisp и его объектной системы Common Lisp (CLOS).

Вычисление кода во время выполнения и позднее связывание [ править ]

В примере показано, как функцию можно изменить во время выполнения из вычисленного исходного кода.

; 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

Изменение времени выполнения объекта [ править ]

В этом примере показано, как можно изменить существующий экземпляр, включив в него новый слот при изменении его класса, и как можно заменить существующий метод новой версией.

; 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>

пусть фу = 42; // foo теперь число фу = "бар"; // foo теперь является строкой Фу = правда; // foo теперь является логическим значением

Сборка кода во время выполнения на основе класса экземпляров [ править ]

В следующем примере человек класса получает новый суперкласс. Метод print переопределяется таким образом, что объединяет несколько методов в один эффективный метод. Эффективный метод собирается на основе класса аргумента и доступных и применимых методов во время выполнения.

; 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>

Примеры [ править ]

Популярные языки динамического программирования включают JavaScript , Python , Ruby , PHP , Lua и Perl . Следующие языки обычно считаются динамическими языками:

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Мейер, Эрик и Питер Дрейтон (2005), Статическая типизация, где это возможно, динамическая типизация, когда необходимо: конец холодной войны между языками программирования (PDF) , Microsoft Corporation, CiteSeerX 10.1.1.69.5966
^ Глава 24. Динамическая языковая поддержка . Статический.springsource.org. Проверено 17 июля 2013 г.
^ < «Отличный — Дом» . Архивировано из оригинала 02 марта 2014 г. Проверено 2 марта 2014 г.

Дальнейшее чтение [ править ]

Тратт, Лоуренс (2009). Динамически типизированные языки . Достижения в области компьютеров. Том. 77. стр. 149–184. дои : 10.1016/s0065-2458(09)01205-4 . ISBN 9780123748126 .

Внешние ссылки [ править ]

(Многие используют термин «языки сценариев».)

Пречелт, Лутц (18 августа 2002 г.). «Хороши ли языки сценариев? Проверка Perl, Python, Rexx и Tcl на соответствие C, C++ и Java» (PDF) . Достижения в области компьютеров . 57 : 205–270. doi : 10.1016/S0065-2458(03)57005-X . ISBN 9780120121571 . ISSN 0065-2458 . Проверено 27 июля 2020 г.
Безруков, Николай (2013). «Слегка скептический взгляд на языки сценариев» . Софтпанорама (2.1 изд.) . Проверено 27 июля 2020 г.
Уолл, Ларри (6 декабря 2007 г.). Программирование — это сложно, давайте начнем писать сценарии… (Речь). Состояние лука 11. Perl.com . Проверено 27 июля 2020 г.
Рот, Грегор (20 ноября 2007 г.). «Написание сценариев на платформе Java» . JavaWorld . Проверено 27 июля 2020 г.
Оустерхаут, Джон К. (март 1998 г.). «Сценарии: программирование высокого уровня для 21 века» (PDF) . Компьютер . Том. 31, нет. 3. С. 23–30. дои : 10.1109/2.660187 . ISSN 0018-9162 . Архивировано из оригинала (PDF) 27 июля 2020 г. Проверено 27 июля 2020 г.
«ActiveState объявляет о фокусе на динамических языках» . АктивСтате . 26 июля 2004 года . Проверено 27 июля 2020 г.
- Ашер, Дэвид (27 июля 2004 г.). «Динамические языки — готовы к новым вызовам благодаря дизайну» (PDF) . Технические документы. АктивСтате . Архивировано из оригинала (PDF) 18 ноября 2008 г.
- Ашер, Дэвид (27 июля 2004 г.). «Динамические языки — готовы к новым вызовам благодаря дизайну» . Технические документы. АктивСтате . Архивировано из оригинала 8 декабря 2008 г.

[1] Мейер, Эрик и Питер Дрейтон (2005), Статическая типизация, где это возможно, динамическая типизация, когда необходимо: конец холодной войны между языками программирования (PDF) , Microsoft Corporation, CiteSeerX 10.1.1.69.5966

[2] Глава 24. Динамическая языковая поддержка . Статический.springsource.org. Проверено 17 июля 2013 г.

[3] < «Отличный — Дом» . Архивировано из оригинала 02 марта 2014 г. Проверено 2 марта 2014 г.

[1]

[2]

[3]

v т и Типы языков программирования
Level	Machine Assembly Compiled Interpreted Low-level High-level Very high-level Esoteric
Generation	First Second Third Fourth Fifth