基本介紹
- 中文名：元編程
- 外文名：Metaprogramming
- 屬於：某類電腦程式的編寫
- 語言特性：反射
元編程的概念,發展,使用示例,
元編程的概念
元編程通常有兩種方式起作用。一種方式是通過應用程式接口（API）來暴露運行時引擎的內部信息。另一種方法是動態執行包含編程命令的字元串。因此，“程式能編寫程式”。雖然兩種方法都能用，但大多數方法主要靠其中一種。
發展
LISP語言是元編程的典型，在20世紀70年代到80年代間十分流行，尤其是在人工智慧領域。C++的元編程（確切的說是范型編程 generic programming）在1994年初露端倪，由一個叫 Erwin Unruh 的人首先發現。在1994年，C++標準委員會在聖迭戈(SanDiego)舉行的一次會議期間， Erwin Unruh展示了一段特別的代碼。這段代碼的特別之處在於程式的功能在編譯期實現而非運行期，編譯器以錯誤信息的方式產生從2到某個給定值之間的所有質數。同年夏天， Todd Veldhuizen 受Erwin 的例子啟發，發現可以使用C++模板進行元編程，並發表了一份技術報告。
使用示例
一個簡單元編程的例子是使用bash腳本的產生式編程示例：
#!/bin/bash
# metaprogram
echo '#!/bin/bash' >program
for ((I=1; I<=992; I++)) do
echo "echo $I" >>program
done
chmod +x program
這個腳本（或程式）生成了一個新的993行程式來列印1至992。這只是演示用代碼來寫更多代碼，並不是列印數字的最有效方法。然而，一個程式設計師可以幾分鐘內編寫和執行元程式，卻生成了近1000行代碼。
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C++中也可以使用模板來進行元編程（以下代碼在VC2008中編譯通過）：
#include<iostream>
using namespace std;
int Result;
//主模板
template<int N> //模板
class Fibonacci
{
public:
enum{Result = Fibonacci<N-1>::Result + Fibonacci<N-2>::Result };
//枚舉，帶有隱含計算
};
//完全特化模板
template<>
class Fibonacci<1> //帶常參數1的構造函式
{
enum { Result = 1 };
//給枚舉賦初值1
};
//完全特化模板
template<>
class Fibonacci<0> //帶參數0的模板
{
public:
enum { Result = 0 };
//給枚舉賦初值0
};
int main()
{
std::cout << "第20項的Fibonacci數是：" << Fibonacci<20>::Result << std::endl;
//隱含計算
system("pause");
return 1;
}
該示例定義了一個類模板，類中聲明了一個枚舉類型，該程式的奧秘就在枚舉類型的構造上。從枚舉類型的構造可以看出，他自身有一個樣隱含的疊代計算。兩個構造函式為枚舉類型初始化了數列的初始值，當調用“Fibonacci<20>::Reasult“時，就以這兩個初始值為基礎進行疊代。因此，程式在運行時並沒有顯示的計算，而是在編譯時就由編譯器計算了。
當編譯器實例化Fibonacci<20>時，為了給其enum Result賦值，編譯器需要對Fibonacci<19>和Fibonacci<18>進行實例化，之後同理······，當實例化到Fibonacci<1>和Fibonacci<0>的時候，完全特化模板被實例化，至此疊代結束。
第20項的Fibonacci數是：6765
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不是所有的元編程都用產生式編程。如果程式可以在運行時改變（如Lisp、Ruby、Python、Smalltalk、Lua、Groovy和JavaScript），這種技術可以不實際生成原始碼就使用元編程。
在Ruby中，最常用的就是attr系列方法，譬如attr、attr_reader、attr_writer、attr_accessor。attr_reader方法為一個實例變數產生一個用於讀取其值的方法，attr_writer為其產生一個用於寫入值的方法，attr_accessor則同時具有這兩種功能。
class Foo
attr_reader :just_read
attr_writer :just_write
attr_accessor :both_read_and_write
def initialize
@just_read = 0
@just_write = 0
@both_read_and_write = 0
end
end
# 輸出attr系列方法生成的方法
puts Foo.instance_methods - Foo.superclass.instance_methods
