用于生成编程的非C ++语言？

Question

C ++可能是static metaprogramming和Java doesn't support it最受欢迎的语言。

除C ++之外是否还有其他支持生成编程的语言（创建程序的程序）？

Answer 1

模板样式元编程的替代方法是在各种Lisp实现中看到的宏样式。我建议下载Paul Graham's On Lisp，如果你对使用在JVM上运行的宏的Lisp感兴趣，也可以查看Clojure。

Lisp中的宏比C / C ++风格强大得多，并且本身构成了一种语言 - 它们用于元编程。

Answer 2

让我列出少数重要细节，了解元编程如何在lisp 中运作（或scheme或{{3} }，或选择你最喜欢的“动态”语言：

• 在lisp中进行元编程时，你不必处理两种语言。元级代码使用与其生成的对象级代码相同的语言编写。元编程不仅限于两个层面，而且在大脑上也更容易。
• 在lisp中，您可以在运行时使用编译器。事实上，编译时/运行时区别在那里感觉非常人为，并且非常依赖于您放置观点的位置。在lisp中只需要一个函数调用就可以将函数编译为机器指令，然后可以将它们用作第一类对象;即它们可以是未命名的函数，可以保存在局部变量或全局哈希表等中......
lisp中的
• 宏非常简单：一堆函数填充在哈希表中并提供给编译器。对于编译器即将编译的每个表单，它会查询该哈希表。如果它找到一个函数，然后在编译时用原始表单调用它，并代替原始表单，它将编译此函数返回的表单。 （模数一些非重要的细节）所以lisp宏基本上是编译器的插件。
• 在lisp中编写一个评估lisp代码的lisp函数大约是两页代码（通常称为 eval ）。在这样的功能中，您有能力在元级别上引入您想要的任何新规则。 （让它快速运行需要付出一些努力......就像引导一种新语言一样......）。

使用lisp元编程实现可以作为用户库的随机示例（这些是常见lisp库的实际示例）：

• 使用分隔的延续扩展语言（hu.dwim.delico）
• 实现一个可以在javascript中使用的 js-to-lisp-rpc 宏（从lisp生成）。它扩展为js / lisp代码的混合，自动发布（在http请求中）所有引用的局部变量，在服务器端解码它们，在服务器上运行lisp代码体，并将返回值返回给javascript侧。
• 添加prolog，如回溯到与“普通”lisp代码无缝集成的语言（请参阅screamer）
• slate到常见的lisp（包含 reader宏的示例，它们是lisp解析器的插件）
• 大量的小型DSL，如XML templating extension或loop，方便循环播放

Answer 3

模板元编程实质上是滥用模板机制。我的意思是你基本上得到了你所期望的功能，这是一个无计划的副作用 - 它是一团糟，并且（尽管工具越来越好）是一个真正的痛苦，因为语言没有支持你这样做（我应该注意到，我对这方面的最新技术经验已经过时了，因为我基本上放弃了这种方法。虽然我没有听说过任何重大进展） / p>

在98年左右解决这个问题是驱使我寻找更好解决方案的原因。我可以编写依赖它的有用系统，但它们是地狱般的。四处寻找最终使我成为Common Lisp。当然，模板机制是Turing完成，但是同样是intercal。

Common Lisp做元编程“正确”。你可以使用该语言的全部功能，没有特殊的语法，并且因为语言非常动态，你可以用它做更多的事情。

当然还有其他选择。没有其他语言我使用的元编程比Lisp更好，这就是我将它用于研究代码的原因。你可能想要尝试别的东西有很多原因，但这些都是权衡取舍。您可以查看Haskell / ML / OCaml等。许多函数式语言都具有接近Lisp宏的强大功能。你可以找到一些.NET目标的东西，但它们都非常边缘（在用户群等方面）。在工业上使用的语言中，没有一个大玩家真的有这样的东西。

Answer 4

Nemerle和Boo是我个人最喜欢的事情。尽管文档很差，但Nemerle的宏语法非常优雅。 Boo的文档非常好，但它的宏不太优雅。然而，两者都工作得非常好。

两者都是.NET，因此如果您使用IKVM，它们可以轻松地与C＃和其他.NET语言（甚至Java二进制文件）进行互操作。

编辑：澄清一下，我的意思是Lisp意义上的宏，而不是C的预处理器宏。这些允许在编译时定义新语法和繁重的元编程。例如，Nemerle提供的宏将在编译时针对您的SQL服务器验证您的SQL查询。

Answer 5

Nim是一种相对较新的编程语言，它对静态元编程提供了广泛的支持，并生成了高效的（类似C ++）编译代码。

http://nim-lang.org/

它支持编译时功能评估，通过宏进行类似lisp的AST代码转换，编译时反射，可以使用任意值进行参数化的泛型类型，以及可用于创建用户定义的高级的术语重写类型感知的窥视孔优化。甚至可以在编译过程中执行可能影响代码生成的外部程序。例如，考虑与本地运行的数据库服务器通信，以验证代码中的ORM定义（通过某些DSL提供）是否与数据库的模式匹配。

Answer 6

"D" programming language与C ++类似，但有更好的元编程支持。以下是仅使用编译时元编程编写的光线跟踪器示例：

Ctrace

此外，还有一个名为“Concept GCC”的gcc分支，它支持C ++没有的元编程结构（至少还没有）。

Concept GCC

Answer 7

Common Lisp支持以多种不同方式编写程序的程序。

1）程序数据和程序“抽象语法树”是统一的（S表达式！）

2）defmacro

3）阅读器宏。

4）MOP

其中，真正令人兴奋的是MOP。阅读“元对象协议的艺术”。我保证，这会改变你的想法！

Answer 8

我建议Haskell。这是一个描述其编译时元编程功能的paper。

Answer 9

Haskell的大量工作：领域特定语言（DSL），可执行规范，程序转换，部分应用程序，分阶段计算。很少有链接可以帮助您入门：

• http://haskell.readscheme.org/appl.html
• http://www.cse.unsw.edu.au/~dons/papers/SCKCB07.html
• http://www.haskell.org/haskellwiki/Research_papers/Domain_specific_languages

Answer 10

'元编程'对于这个特定的功能来说真的是一个坏名字，至少当你讨论多种语言时，因为只有一小段语言需要这个功能：

• 静态
• 编译为机器语言
• 在编译时针对性能进行了大量优化
• 可扩展用户定义的数据类型（C ++中的OOP）
• 非常受欢迎

取出其中任何一个，并且'静态元编程'，只是没有意义。因此，如果任何远程主流语言具有类似的东西，我会感到惊讶，正如C ++所理解的那样。

当然，动态语言和几种函数式语言支持完全不同的概念，也称为元编程。

Answer 11

ML系列语言专门为此目的而设计。 OCaml最着名的成功案例之一是用于高性能FFT的FFTW库，它是几乎完全由OCaml程序生成的C代码。

干杯， Jon Harrop。

Answer 12

大多数人都试图找到一种具有“终极反思”的语言 用于自我检查和“eval”之类的东西，用于实现新代码。 这些语言很难找到（LISP是一个主要的反例） 他们当然不是主流。

但另一种方法是使用一组可以检查的工具， 生成和操作程序代码。累积奖金是一种工具 专注于Java。 http://jackpot.netbeans.org/

我们的DMS软件再造工具包是 这样一个工具，适用于C，C ++，C＃，Java，COBOL，PHP， Javascript，Ada，Verilog，VHDL和其他各种语言。 （它使用生产质量前端使其能够读取 所有这些语言）。 更好的是，它可以在同一时刻使用多种语言。 见http://www.semdesigns.com/Products/DMS/DMSToolkit.html

DMS之所以成功，是因为它提供了一个常规方法和支持基础设施，可以完全访问作为AST的程序结构，并且在大多数情况下还有额外的数据，如符号表，类型信息，控制和数据流分析，这些都是完成复杂程序所必需的操纵。

Answer 13

Lisp支持一种“元编程”形式，虽然与C ++模板元编程不同。此外，你的术语“静态”在这种情况下可能意味着不同的东西，但Lisp也支持静态类型，如果这就是你的意思。

Answer 14

元语言（ML），当然：http://cs.anu.edu.au/student/comp8033/ml.html

Answer 15

使用哪种语言都没有关系-它们中的任何一个都可以执行异构生成元编程。 采用任何动态语言（例如Python，Clojure或Haskell）（如果您是打字迷），并使用该宿主语言编写可以自己编译的模型成为您想要或被团队/雇主强迫使用的主流语言。

我发现对象图是用于内部模型表示的良好模型。此图可以在单个节点中混合属性和有序子图，这是属性语法和AST固有的。因此，对象图解释可以是您的宿主语言和目标语言之间的有效层，并且可以充当在数据结构上定义的某种非语法语言。

最接近的模型是AST：以Python（宿主语言）为目标，以C ++语法（目标语言）描述AST树：

# from metaL import *
class Object:
    def __init__(self, V):
        self.val = V
        self.slot = {}
        self.nest = []


class Module(Object):
    def cc(self):
        c = '// \ %s\n' % self.head(test=True)
        for i in self.nest:
            c += i.cc()
        c += '// / %s\n' % self.head(test=True)
        return c

hello = Module('hello')

# <module:hello> #a04475a2

class Include(Object):
    def cc(self):
        return '#include <%s.h>\n' % self.val

stdlib = Include('stdlib')
hello // stdlib

# <module:hello> #b6efb657
#     0: <include:stdlib> #f1af3e21

class Fn(Object):
    def cc(self):
        return '\nvoid %s() {\n}\n\n' % self.val

main = Fn('main')
hello // main

print(hello.cc())

// \ <module:hello>
#include <stdlib.h>

void main() {
}

// / <module:hello>

但是，您不受构造的对象图的抽象级别的限制：您不仅可以自由添加自己的类型，而且对象图可以解释自身，因此可以像Lisp中的列表一样修改自身。