Metaprogramozás forrásának megtekintése

A '''metaprogramozás''' egy programozási módszer, amiben a számítógépes programok adatokként kezelnek programokat. Ez azt jelenti, hogy a program olvas, generál, elemez, transzformál egy másik programot, vagy futás közben módosítja önmagát.<ref>{{cite web|url=https://handbook.unimelb.edu.au/view/2013/COMP90053 |title=Course on Program Analysis and Transformation|author=Harald Sondergaard |accessdate=18 September 2014}}</ref><ref>{{cite book |last1=Czarnecki |first1=Krzysztof |authorlink1=Krzysztof Czarnecki |last2=Eisenecker |first2=Ulrich W. |authorlink2=Ulrich W. Eisenecker |date=2000 |title=Generative Programming|isbn=0-201-30977-7}}</ref>  Bizonyos esetekben ez lehetővé teszi, hogy a [[forráskód (programozás)|forráskód]] rövidebb legyen, ami lerövidítheti a fejlesztés idejét.<ref>{{cite web|last1=Walker|first1=Max|title=The Art of Metaprogrmming in Java|url=https://newcircle.com/s/post/1267/the_art_of_metaprogramming_in_java_video_jaxconf|website=New Circle|accessdate=28 January 2014|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170214180050/https://newcircle.com/s/post/1267/the_art_of_metaprogramming_in_java_video_jaxconf|archivedate=2017-02-14}}</ref> Néha ez utóbbi fordítva van, de a program rugalmasabbá válik abban, hogy újrafordítás nélkül is kezeljen új helyzeteket.

Használható arra is, hogy egyes számításokat a futásidőből áttegye fordítási időbe, és saját magát módosító kódot hoz létre. A nyelv, amin metaprogramozást végeznek, metanyelv. A manipulált program nyelve a tárgynyelv. A [[reflexió]] a programnyelvnek az a képessége, hogy önmaga metanyelve legyen.<ref>{{cite web|last1=Krauss|first1=Aaron|title=Programming Concepts: Type Introspection and Reflection|url=https://thesocietea.org/2016/02/programming-concepts-type-introspection-and-reflection/|website=The Societa|accessdate=14 September 2014}}</ref>  A reflexió értékes eszköz a metaprogramozás támogatására.

== Megközelítések ==
A metaprogramozás lehetővé teszi generikus kód fejlesztését. Nagyon hasznos, ha a nyelv képes [[első osztályú adattípus]]ként kezelni saját magát, mint a  [[Lisp]], [[Prolog]], [[Snobol programozási nyelv|SNOBOL]], vagy [[REBOL programozási nyelv|Rebol]] nyelvek. A generikus programozás lehetővé teszi, hogy úgy lehessen kódolni, hogy nem specifikáljuk előre, hogy az milyen típusra vonatkozik, mivel azokat paraméterként fogják helyettesíteni használatkor.

Többnyire a következő módok valamelyike áll a metaprogramozás mögött:<ref name="prateekvjoshi.com">{{cite web|last1=Joshi|first1=Prateek|title=What Is Metaprogramming? – Part 2/2|url=https://prateekvjoshi.com/2014/04/05/what-is-metaprogramming-part-22/|website=Perpetual Enigma|accessdate=14 August 2014}}</ref>  
*Futásidőben elérhető a futtató környezet belseje a futtatott kódból egy [[API]]-n keresztül. Ilyen a [[.NET]] IL kibocsátó.
*Programkódot tartalmazó kifejezések dinamikus végrehajtása. A kódot gyakran [[karakterlánc]]okból állítják össze, de másként is létrehozható paraméterekből és környezetből, mint például [[JavaScript]].{{jegyzet*|Például az <code>instance_eval</code> paramétere [[Ruby (programozási nyelv)|Rubyban]] lehet karakterlánc és névtelen függvény is.<ref>{{cite web |url=http://www.ruby-doc.org/core-1.9.3/BasicObject.html#method-i-instance_eval |title=Rdoc for Class: BasicObject (Ruby 1.9.3) - instance_eval |accessdate=30 December 2011}}</ref>}} Így program ír programot.

Habár a legtöbb nyelv mindkét módszert lehetővé teszi, többnyire elmennek az egyik vagy a másik irányba.

A harmadik megközelítés szerint a nyelvet teljesen kívülről nézik.<ref name="prateekvjoshi.com"/>   Az általános célú programtranszformációs rendszerek a generikus metaprogramozás közvetlen implementációi, például azok a fordítók, amelyek fogadják a nyelv leírását, és bármely transzformációt elvégeznek ezeken a nyelveken. Ez lehetővé teszi, hogy bármely célnyelvre alkalmazható legyen a metaprogramozás, függetlenül attól, hogy vannak-e eszközök, amelyekkel  az adott nyelven metaprogramozást lehet végezni. Ezt láthatjuk működni a [[Scheme]] programozási nyelvvel, valamint azzal, hogyan lehet túllépni a [[C (programozási nyelv)|C]] korlátain a Scheme nyelv szerkezeteinek segítségével.<ref>[http://www.ibm.com/developerworks/library/l-metaprog1/ Art of Metaprogramming]</ref>

==Példák==
Egy egyszerű példa ez a [[Unix rendszerhéj|shell]] szkript, ami a generatív programozás egy példája:

<syntaxhighlight lang="bash">
#!/bin/sh
# metaprogram
echo '#!/bin/sh' >program
for I in $(seq 992)
do
        echo "echo $I" >> program
done
chmod +x program
</syntaxhighlight>

A szkript egy 993 soros programot hoz létre, ami kiírja a számokat  1-től 992-ig. Ez ugyan nem hatékony módszer, csak bemutatja, hogyan lehet kódot generálni. Viszont a programozó egy perc alatt megírhatja, ezzel ennyi idő alatt 1000 sort generálva.

A  [[quine]] egy speciális metaprogram, ami önmagát hozza létre. Egyes nyelvekben az üres program érvényes program, ezért ez a legkisebb quine az ilyen nyelveken. Ezek a programok csak tudományos jelentőséggel bírnak. 1994-ben az üres program nyerte el A legrosszabb visszaélés a szabályokkal díjat az International Obfuscated C Code Contest (IOCCC) versenyen.<ref>{{Cite web |url=http://www0.us.ioccc.org/1994/smr.hint |title=IOCCC 1994 Worst Abuse of the Rules |accessdate=2017-05-02 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170503060329/http://www0.us.ioccc.org/1994/smr.hint |archivedate=2017-05-03 }}</ref>

Nem minden metaprogram használ generikusságot. A futásidejű önmódosítás vagy az inkrementális fordítás lehetősége is felhasználható anélkül, hogy aktuálisan forráskódot generálnának. Ezeket is sok nyelv támogatja, mint [[C Sharp|C#]], [[Forth (programozási nyelv)|Forth]], [[Frink]], [[Groovy]], JavaScript, Lisp, [[Lua (programozási nyelv)|Lua]], [[Perl (programozási nyelv)|Perl]], [[PHP]], [[Python (programozási nyelv)|Python]], REBOL, [[Ruby (programozási nyelv)|Ruby]], [[Smalltalk programozási nyelv|Smalltalk]], és [[Tcl programozási nyelv|Tcl]].

A metaprogramozásra a Lisp nyújtja a legtöbb lehetőséget. Az [[unquote operátor]] (tipikusan a vessző) által bevezetett programszakasz definiálási időben hajtódik végre. Így a metaprogramozás nyelve ugyanaz, mint a gazdanyelv, és már létező Lisp rutinok közvetlenül használhatók metaprogramozáshoz. Más programnyelvek ezt egy értelmező beépítésével oldják meg, ami közvetlenül a program adatait elemzi. Néhány gyakran használt nyelv számára vannak ilyen implementációk, például a [[RemObject]] [[Pascal Script]]je az Object Pascal számára.

A metaprogramozás egy megközelítése a beágyazott nyelvek (DSL) használata. A  [[lex]] és a [[yacc]] a generikus metaprogramozást szolgálja, és lexikai elemzőket és parsereket generálnak. A felhasználónak csak a megfelelő szabályos kifejezéseket és környezetfüggetlen nyelvtanokat kell megírnia, meg a nyelv hatékony parszolását végző algoritmusokat implementálnia.

==Támogatás és kihívások==
A metaprogramozás haszna az, hogy felgyorsíthatja a fejlesztést, és növeli azoknak a programozóknak a teljesítményét, akik megtanulták és begyakorolták. Néhány elemzés szerint meredek a tanulási görbe, ameddig a fejlesztő megtanulja a metaprogramozás teljes eszközkészletét, és felgyorsul.<ref>{{cite web|last1=Bicking|first1=Ian|title=The challenge of metaprogramming|url=http://www.ianbicking.org/the-challenge-of-metaprogramming.html|website=IanBicking.org|accessdate=21 September 2016}}</ref> Mivel nagyobb hatékonyságot és rugalmasságot ad futásidőben, hibás használata vagy a vele való visszaélés váratlan hibákat eredményezhet mindenféle figyelmeztetés nélkül, amelyeket nehezebb észrevenni és javítani. Ha nem elég körültekintően használják, akkor sérülékenyebbé teszi a rendszert. Ezek egy részét egy megfelelő fordító  meg tudná előzni, ha legalább figyelmeztet a hiányzó paraméterekre, az érvénytelen vagy inkorrekt adatokra, amelyek a kívánttól eltérő eredményeket vagy ismeretlen típusú kivételeket okozhatnak.<ref>{{cite web|last1=Terry|first1=Matt|title=Beware of Metaprogramming|url=https://medium.com/@macterry/beware-of-metaprogramming-3afdc931cadf#.6a4hskoxk|website=Medium.com|publisher=Medium Corportation|accessdate=21 August 2014}}</ref> Éppen ezért egyes kritikusok szerint csak képzett és tapasztalt programozóknak lenne szabad megengedni azt, hogy metaprogramozást támogató eszközöket hozzanak létre egy nyelvhez vagy környezethez, és a többi programozónak először egy konvenció részeként kell megtanulnia, hogyan bánjon velük. 
==Felhasználása különböző nyelvekben==
=== Makrórendszerek ===
* Scheme [[higiénikus makró]]k
* [[MacroML]]
* [[Template Haskell]]
* Scala makrók

====Makró assemblerek ====
Az [[IBM/360]] és továbbfejlesztései fejlett [[makró assembler]] lehetőségekkel bírtak, amelyeket gyakran használtak arra, hogy egész  [[Assembly]] programokat generáljanak {{Citation needed|date=August 2011}} vagy programszakaszokat hozzanak létre például különböző operációs rendszerek számára. A [[CICS]] [[tranzakciófeldolgozó]] rendszer assembler makrói COBOL utasításokat generáltak előfeldolgozó lépésként.

Más assemblerek, például az [[MASM]], is támogatnak makrókat.

=== Metaosztályok ===
[[Metaosztály]]okat tartalmaznak a következők:
* Python
* [[Nil (programozási nyelv)|Nil]]
* [[Groovy (programozási nyelv)|Groovy]]
* Ruby

=== Template metaprogramozás ===
{{fő|Template metaprogramozás}}
* [[X Macro|C "X Makrók"]]
* [[C++ sablonok]]

=== Staged metaprogramozás ===
* [[MetaML]]
* [[OCaml#MetaOCaml|MetaOCaml]]
=== Függő típusokkal ===
* A [[függő típusok]] használata kizárja, hogy érvénytelen kód jöjjön létre.<ref>{{cite journal|last=Chlipala|first=Adam|title=Ur: statically-typed metaprogramming with type-level record computation|journal=ACM SIGPLAN Notices|date=June 2010|volume=45|series=PLDI '10|issue=6|pages=122–133|doi=10.1145/1809028.1806612|url=http://adam.chlipala.net/papers/UrPLDI10/UrPLDI10.pdf|accessdate=29 August 2012}}</ref> Azonban ez a megközelítés bleeding-edge, és ritkán lehet vele találkozni a kutatási célokra készült nyelveken kívül.

== Implementációk ==

*[[ASF+SDF Meta Environment]]
*[[DMS Software Reengineering Toolkit]]
*[[Joose (framework)|Joose (JavaScript)]]
*[[JetBrains MPS]]
*[[Moose (Perl)]]
*[[Nemerle]]
*[[RascalMPL|Rascal Metaprogramming Language]]
*[[Stratego/XT]]
*[[Template Haskell]]

== Megjegyzések ==
{{megjegyzések|oszlopok=1}}

== Hivatkozások ==
{{hivatkozások}}

==Fordítás==
{{fordítás|en|Metaprogramming}}

[[Kategória:Számítógép-tudomány]]