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, чтобы разработчики определяли размер используемой памяти перед компиляцией (если не работать 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 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 из себя 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.

;   исходный код хранится в виде данных в переменной 
 CL-USER   >   (  defparameter   *best-guess-formula*   '  (  лямбда   (  x  )   (  *   x   x   2.5  ))) 
 *BEST-GUESS-FORMULA* 

 ;   функция создается из кода и компилируется во время выполнения, функция доступна под именем best-guess 
 CL-USER   >    (  compile   'best-guess   *best-guess-formula*  ) 
 #  <Function   15   40600152F4> 

 ;   функцию можно назвать 
 CL-USER   >   (  лучше всего   10.3  ) 
 265.225 

 ;   исходный код может быть улучшен во время выполнения 
 CL-USER   >   (  setf   *best-guess-formula*   `  (  лямбда   (  x  )   ,  (  list   'sqrt   (  третья   *best-guess-formula*  )))) 
 (  LAMBDA   (  X  )   (  КОРЕНЬ   (  *   X   X   2.5  ))) 

 ;   компилируется новая версия функции 
 CL-USER   >   (  compile   'best-guess   *best-guess-formula*  ) 
 #  <Function   16   406000085C> 

 ;   следующий вызов вызовет новую функцию, особенность позднего связывания 
 CL-USER   >   (  лучшая догадка   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.

;   класс человека.   У человека есть имя. 
  CL-USER   >   (  defclass   person   ()   ((  name   :initarg   :name  ))) 
 #  СТАНДАРТНОГО КЛАССА   < ЧЕЛОВЕК   4020081FB3> 

 ;   собственный метод печати для объектов класса person 
 CL-USER   >   (  defmethod   print-object   ((  p   person  )   stream  ) 
             (  print-unreadable-object   (  pstream   :   type   t  ) 
               (  formatstream   "   ~a"   (  slot-value   p   'name  )))) 
 #  <СТАНДАРТНЫЙ МЕТОД   ПЕЧАТИ-ОБЪЕКТ   NIL   (  PERSON   T  )   4020066E5B> 

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

 ;   классный человек получает второй слот.   Затем у него есть имя и возраст слота. 
  CL-USER   >   (  defclass   person   ()   ((  name   :initarg   :name  )   (  age   :initarg   :age   :initform   :unknown  ))) 
 #  СТАНДАРТНОГО КЛАССА   < ЧЕЛОВЕК   4220333E23> 

 ;   обновление метода для печати объекта 
 CL-USER   >   (  defmethod   print-object   ((  p   person  )   stream  ) 
             (  print-unreadable-object   (  pstream   :   type   t  ) 
               (  формат   потока   "~a age: ~"   (  slot-value   p   'name  )   (  слот-значение   p'age   )  ))) 
 #  <STANDARD-METHOD   PRINT-OBJECT   NIL   (  PERSON   T  )   402022ADE3> 

 ;   существующий объект теперь изменился, у него появился дополнительный слот и новый метод печати 
 CL-USER   >   *person-1* 
 #  <PERSON  Ева   Луатор   Возраст:   НЕИЗВЕСТНО> 

 ;   мы можем установить новый возрастной слот экземпляра 
 CL-USER   >   (  setf   (  slot-value   *person-1*   'age  )   25  ) 
 25 

 ;   объект обновлен 
 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.

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

 ;   человек просто печатает свое имя 
 -USER   >   (  defmethod   print-object   ((  p   person  )   stream  ) 
             (  print-unreadable-object   (  pstream   :   type   t  ) 
               (  formatstream   CL   "~a"   (  slot-value   p   'name  ) ))) 
 #  <СТАНДАРТНЫЙ МЕТОД   ПЕЧАТИ-ОБЪЕКТ   NIL   (  PERSON   T  )   40200605AB> 

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

 ;   отображение экземпляра человека 
 CL-USER   >   *person-1* 
 #  <PERSON   Eva   Luator> 

 ;   теперь переопределяем метод печати, чтобы он был расширяемым 
 ;   методaround создает контекст для метода печати и вызывает следующий метод 
 CL-USER   >   (  defmethod   print-object   :around   ((  p   person  )   stream  ) 
             (  print-unreadable-object   (  pstream   :   type   t  ) 
               (  call- следующий-метод  ))) 
 #  <СТАНДАРТНЫЙ-МЕТОД   PRINT-OBJECT   (  :AROUND  )   (  PERSON   T  )   4020263743> 

 ;   основной метод печатает имя 
 CL-USER   >   (  defmethod   print-object   ((  p   person  )   stream  ) 
             (  формат   потока   "~a"   (  slot-value   p   'name  ))) 
 #  <STANDARD-METHOD   PRINT-OBJECT   NIL   (  PERSON   Т  )   40202646BB> 

 ;   новый класс id-mixin предоставляет идентификатор 
 CL-USER   >   (  defclass  id-mixin   ()   ((  id   :initarg   :id  ))) 
 #  СТАНДАРТНОГО КЛАССА   < ID-MIXIN   422034A7AB> 

 ;   метод печати просто печатает значение идентификатора слота 
 CL-USER   >   (  defmethod   print-object   :after   ((  object   id-mixin  )   поток  ) 
           (  формата   поток   " ID: ~a"   (  значения слота   объект   'id  ))) 
 #  <СТАНДАРТНЫЙ МЕТОД   PRINT-OBJECT   (  :AFTER  )   (  ID-MIXIN   T  )   4020278E33> 

 ;   теперь мы переопределяем класс person, включив в него примесь id-mixin 
 CL-USER   241   >   (  defclass   person   (  id-mixin  )   ((  name   :initarg   :name  ))) 
 #  <STANDARD-CLASS   PERSON   4220333E23> 

 ;   у существующего экземпляра *person-1* теперь есть новый слот, и мы устанавливаем его на 42 
 CL-USER   242   >   (  setf   (  slot-value   *person-1*   'id  )   42  ) 
 42 

 ;   повторное отображение объекта.   Функция print-object теперь имеет эффективный метод, который вызывает три метода: метод вокруг, основной метод и метод after. 
  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, приступим к написанию сценариев... (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) . Белые бумаги. АктивСтате . Архивировано из оригинала (PDF) 18 ноября 2008 г.
- Ашер, Дэвид (27 июля 2004 г.). «Динамические языки — готовы к новым вызовам благодаря дизайну» . Белые бумаги. 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 Это Типы языков программирования
Level	Machine Assembly Compiled Interpreted Low-level High-level Very high-level Esoteric
Generation	First Second Third Fourth Fifth