Meta Programming - Ruby-tw

weicat 2007-01-11

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Metaprogramming 和 Ruby

把你的 programming Language 特化成專門對(duì)你要處理的 Domain 的語(yǔ)言( Domain Specifi Language)，然後再用這種語(yǔ)言去處理你的問題。

著名的 Lisp 駭客 Paul Graham 在駭客與畫家這本書中說：

   In Lisp, you don‘t just write your program down toward the language. you also build the language up toward your program.

Ruby 也同樣的有這樣的特性。

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getter & setter

最簡(jiǎn)單的 Metaprogramming in Ruby，就是 attr_reader, attr_writer, attr_accessor。在 Ruby 裡所有的 instance variable 都是必須用 getter 和 setter 來(lái)存取。attr_xxxx 就是用來(lái)生成這些 getter 和 setter 的。

例如：


class MyClass
attr_accessor :nice
end
a = MyClass.new
a.nice = 100
puts a.nice

就等同於


class MyClass
def nice               #getter for instance variable nice
@nice
end
def nice=(num)    #setter for instance variable nice
@nice = num
end
end
a = MyClass.new
a.nice = 100
puts a.nice

這裡有幾個(gè)要說明的地方

. Ruby 中 instance variable ，前頭都有個(gè) @
. getter 和 setter 的名字和 instance variable一樣
. method 的名字後面有 = 表示他是 setter，於是在碰到 = 時(shí)就會(huì)去 call 這個(gè) method
. attr_accessor 並不是什麼神奇的 syntax suger，而只是單純的一個(gè) method 罷了。
. 在 Ruby 中, Class 的定義中也可以有 method call，所以才可以 call attr_accessor

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自己寫個(gè) attr_xxxx

我們也可以自己寫出類似這樣的 method。比如我們常常有些 instance variable 是一個(gè) flag，在 Ruby 中會(huì)傳回真假值的 method 通常以 ? 做結(jié)尾?，F(xiàn)在希望 Ruby 幫我們自動(dòng)生成這些以 ? 結(jié)尾的 method，就是要能辦到像下面這樣：


class Work
attr_flag  :done ,:start
end
w = Work.new
puts "Yes, the work is started" if w.start?
puts "No, the work is not done"  if !w.done?

attr_flag 的寫法如下：


class Module
def attr_flag(*args)
args.each  do |sym|
class_eval %{
def #{sym}?
@#{sym}
end
}
end
end
end

. class Module 表示我們把 Module 這個(gè) class 又打開來(lái)加上一些新的定義。在 Ruby 所有的 class 都可以打開再加入新的定義。
. 所有的 class 都是 class Module 的 instance ，所以這裡我們幫 Module 加上一個(gè)新的 instance method "attr_flag"，所以他會(huì)變成所有的 class 的 class method 。
. args 是一個(gè)陣列，內(nèi)容是所有傳進(jìn)來(lái)的參數(shù)，就是哪些 instance variable 是 flag。 args.each 是走過陣列的每一個(gè)元素(請(qǐng)參考這篇)
. class_eval 的意思就是把後面的這個(gè)字串(用 %{} 括起來(lái)的是字串)，當(dāng)做是目前這個(gè) class 的內(nèi)容。
. 最後面用字串代換作出程式碼

同樣的功能用 define_method 也可以做到


class Module
def attr_flag(*args)
args.each  do |sym|
define_method("#{sym}?") { instance_variable_get "@#{sym}"}
end
end
end

用 define_method 好像比較簡(jiǎn)潔，但是兩種方法都有人用。

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method overload 的例子

ruby 本身並沒有提供 method overload 的功能。因?yàn)?Ruby 是一個(gè) dynamic type 的語(yǔ)言，并具有duck typing 所以不需要像 method overload 這樣的功能。不過因?yàn)?Ruby 是非常動(dòng)態(tài)的語(yǔ)言，幫他加上 overload 的功能其實(shí)很簡(jiǎn)單。

先來(lái)看看最我們要達(dá)到什麼效果：


class Test
# 這是我們要寫的 OverLoad Module
include OverLoad
# 一般的 method 定義
def t1
puts ‘original t1‘
end
# 直接可以用 block 來(lái) overload t1 這個(gè)函數(shù)
# 第一個(gè)參數(shù)是要被 overload 的 method 名
# 接下來(lái)是任意個(gè)數(shù)的參數(shù)，用來(lái)指用 overload method 的參數(shù)型態(tài)(這裡是沒有指定)
# 最後是一個(gè) block，也就是 method 的內(nèi)容
overload :t1 do |a|
puts a
end
# 當(dāng)然可以 overload 很多次
overload :t1 do |a,b|
puts a+b
end
# 這裡就有指定參數(shù)的型態(tài)了 (String, String)
overload :t1, String, String do |a,b|
puts "the String is #{a} #"
end
end

下面就是 OverLoad Module:


module OverLoad
private
# 這是將 overload 所接到的「參數(shù)型態(tài)(spec)」轉(zhuǎn)成一個(gè)字串
# 這個(gè)字串在等一下動(dòng)態(tài)產(chǎn)生程式碼的時(shí)候會(huì)用到
def self.spec_to_code(spec)
if Integer === spec
"args.length == #{spec}"
elsif Array === spec
i = -1
spec.map {|ts| "#{ts.inspect} === args[#{i+=1}]"}.join(" && ")
end
end
# included 是一個(gè) Hook Method，每當(dāng)有 class include 這個(gè) module 時(shí)
# 這個(gè) function 就會(huì)被呼叫
# include 這個(gè) module 的 class 會(huì)被當(dāng)成參數(shù)傳進(jìn)來(lái)，也就是這裡的 the_class
def self.included(the_class)
#這裡幫 include 這個(gè) module 的 class 加上一些新的 method
#the_class.class_eval { ooxx} 可以想成把 ooxx 直接寫在 the_class 的內(nèi)容裡
the_class.class_eval do
#新加上的函式都是 private 的比較安全
private
# 加上 Overload_Dispetch_Db 這個(gè) Hash
# 用來(lái)存 method_spec 和真的 method 的對(duì)映 (其實(shí)這裡存的不是 Method，而是 Proc)
self.const_set("Overload_Dispetch_Db", Hash.new)
# 加上 overload 這個(gè) class method
# 以傳入的 [method名, 參數(shù)名字] 做為 key, 將 blok 存入 Hash 之中
def self.overload(method_id, *dispatch_spec, &block)
dd = self.const_get("Overload_Dispetch_Db")
if dispatch_spec ==[]
dd[[method_id,block.arity]] = block
else
dd[[method_id,dispatch_spec]] = block
end
# 把原來(lái)的 method 存起來(lái)
# 執(zhí)行時(shí)若是在 Overload_Dispetch_Db 裡找不到要求的 method 的話
# 就會(huì)呼叫這個(gè)原來(lái)的這個(gè) method
if method_defined?(method_id) && !method_defined?("old_#{method_id}")
alias_method "old_#{method_id}", method_id
end
# 動(dòng)態(tài)的生成 method
body = ""
# 首先把 Hash 根據(jù)參數(shù)型態(tài)做排序
# 然後一個(gè)一個(gè)的產(chǎn)生程式碼存到 body 之中
# 這裡的排序是把有指定型態(tài)的排在前面
dd.sort do |a,b|
if  Array === a[0][1]
Array === b[0][1] ? (a[0][1].length <=> b[0][1].length) : -1
else
Array === b[0][1] ? 1 : a[0][1] <=> b[0][1]
end
end.each_with_index do |((mid,spec), target), i|
body<<<<-EOS
#{i == 0 ? ‘if‘ : ‘elsif‘} #{OverLoad.spec_to_code(spec)}
Overload_Dispetch_Db[[:#{mid},#{spec.inspect}]].call(*args)
EOS
end
method = <<-EOS
def #{method_id.to_s}(*args)
#{body}
else
if respond_to?:old_#{method_id}
old_#{method_id}(*args)
else
raise "Could not dispatch"
end
end
end
EOS
# 先把原來(lái)的 method undefine
# 再把做出來(lái)的 code 加到目前的 class 中
remove_method(method_id)
class_eval method
end
end
end
end

值得注意的是，在程式中的 Overload_Dispetch_Db 不能直接使用，要用 const_get 和 const_set 來(lái)存取。這是因?yàn)樽償?shù)的 scope 的關(guān)係。在 class.eval 的 block 中，直接使用會(huì)被以為是 module OverLoad 的 Constant 而出現(xiàn)問題。

以之前舉的例子來(lái)看，最後 Test 裡的的 t1 會(huì)是這個(gè)樣子：


def t1(*args)
if String === args[0] && String === args[1]
Overload_Dispetch_Db[[:t1,[String, String]]].call(*args)
elsif args.length == 1
Overload_Dispetch_Db[[:t1,1]].call(*args)
elsif args.length == 2
Overload_Dispetch_Db[[:t1,2]].call(*args)
else
if respond_to?:old_t1
old_t1(*args)
else
raise "Could not dispatch"
end
end
end

取自"http:///~cfc/wiki/index.php/Meta_Programming"

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