Reflexe (počítačové programování) - Reflection (computer programming)

Nesmí být zaměňována s Reflexe (počítačová grafika).
Programovací paradigmata

v počítačová věda, reflexní programování je schopnost a proces zkoumat, introspekt a upravovat vlastní strukturu a chování.[1]

Historické pozadí

Nejstarší počítače byly naprogramovány ve svém rodném jazyce montážní jazyky, které byly neodmyslitelně reflexní, protože tyto původní architektury mohly být programovány definováním pokynů jako dat a použitím samočinně se měnící kód. Jak se programování přesunulo do kompilovaných jazyků vyšší úrovně, jako je Algol, Cobol, a Fortran (ale také Pascal a C a mnoho dalších jazyků), tato reflexní schopnost do značné míry zmizela, dokud se neobjevily programovací jazyky s odrazem zabudovaným do jejich typových systémů.[Citace je zapotřebí ]

Brian Cantwell Smith doktorská disertační práce z roku 1982[2][3] zavedl pojem výpočetní reflexe v procedurálním programovací jazyky a pojem metakruhový tlumočník jako součást 3-Lisp.

Použití

Reflexe pomáhá programátorům vytvářet obecné softwarové knihovny pro zobrazení dat, zpracování různých formátů dat a provádění serializace nebo deserializace dat pro komunikaci, nebo proveďte seskupení a oddělení dat pro kontejnery nebo shluky komunikace.

Efektivní využití odrazu téměř vždy vyžaduje plán: Konstrukční rámec, popis kódování, knihovna objektů, mapa databáze nebo vztahy entit.

Díky reflexi je jazyk vhodnější pro síťově orientovaný kód. Například pomáhá jazykům, jako je Java, dobře fungovat v sítích tím, že umožňuje knihovnám serializaci, sdružování a různé datové formáty. Jazyky bez reflexe (např. C ) musí používat pomocné překladače, např. pro Anotace abstraktní syntaxe, k výrobě kódu pro serializaci a sdružování.

Reflexi lze použít k pozorování a úpravě provádění programu za běhu. Reflexně orientovaná programová komponenta může sledovat provádění přílohy kódu a může se upravit podle požadovaného cíle souvisejícího s touto přílohou. Toho se obvykle dosahuje dynamickým přiřazováním programového kódu za běhu.

V objektově orientovaných programovacích jazycích, jako je Jáva, reflexe umožňuje inspekce tříd, rozhraní, polí a metod za běhu bez znalosti názvů rozhraní, polí, metod v době kompilace. Také to umožňuje instance nových objektů a vyvolání metod.

Reflexe se často používá jako součást testování softwaru, například pro vytvoření / vytvoření instance modulu runtime falešné předměty.

Reflexe je také klíčovou strategií pro metaprogramování.

V některých objektově orientovaných programovacích jazycích, například C# a Jáva, odraz lze použít k obejití přístupnost členů pravidla. U C # -properties toho lze dosáhnout zápisem přímo do (obvykle neviditelného) záložního pole neveřejné vlastnosti. Je také možné najít neveřejné metody tříd a typů a ručně je vyvolat. To funguje pro interní soubory projektu i externí knihovny (.Net-assemblies a Java-archive).

Implementace

Reflexe podporující jazyk poskytuje řadu funkcí dostupných za běhu, které by jinak bylo obtížné dosáhnout v jazyce nižší úrovně. Některé z těchto funkcí jsou schopnosti:

  • Objevte a upravte konstrukce zdrojového kódu (například bloky kódu, třídy, metody, protokoly atd.) jako prvotřídní objekty za běhu.
  • Převést a tětiva shoda symbolického názvu třídy nebo funkce s odkazem na nebo vyvolání dané třídy nebo funkce.
  • Vyhodnoťte řetězec, jako by to byl příkaz zdrojového kódu za běhu.
  • Vytvořte nového tlumočníka pro bajtový kód jazyka, který dá nový význam nebo účel programovací konstrukci.

Tyto funkce lze implementovat různými způsoby. v BUČENÍ, reflexe je přirozenou součástí každodenního programovacího idiomu. Při volání sloves (metod) se používají různé proměnné, jako např sloveso (název volaného slovesa) a tento (objekt, na kterém je sloveso voláno) jsou vyplněna, aby poskytla kontext volání. Zabezpečení se obvykle spravuje programovým přístupem k zásobníku volajícího: Od volající() je seznam metod, kterými bylo aktuální sloveso nakonec voláno, při provádění testů volající() [0] (příkaz vyvolaný původním uživatelem) umožňuje slovesu chránit se před neoprávněným použitím.

Zkompilované jazyky spoléhají na svůj běhový systém, aby poskytly informace o zdrojovém kódu. Zkompilovaný Cíl-C spustitelný soubor například zaznamenává názvy všech metod do bloku spustitelného souboru a poskytuje tabulku, která jim odpovídá se základními metodami (nebo selektory pro tyto metody) kompilovanými do programu. V kompilovaném jazyce, který podporuje běhové vytváření funkcí, jako je Společný Lisp, běhové prostředí musí obsahovat kompilátor nebo tlumočníka.

Reflexe může být implementována pro jazyky, které nemají vestavěné reflexní zařízení, pomocí a transformace programu systém definovat automatizované změny zdrojového kódu.

Příklady

Následující fragmenty kódu vytvoří instance foo z třída Foo a vyvolat jeho metoda Ahoj. Pro každého programovací jazyk, jsou zobrazeny normální a reflexní volací sekvence.

C#

Následuje příklad v C#:

// Bez odrazuFoo foo = Nový Foo();foo.Ahoj();// S odrazemObjekt foo = Aktivátor.CreateInstance(„complete.classpath.and.Foo“);MethodInfo metoda = foo.GetType().GetMethod("Tisk Ahoj");metoda.Vyvolat(foo, nula);

Delphi

Tento Delphi příklad předpokládá, že a TFoo třída byla deklarována v jednotce s názvem Lekce 1:

používá RTTI, Lekce 1;postup Bez odrazu;var  Foo: TFoo;začít  Foo := TFoo.Vytvořit;  Snaž se    Foo.Ahoj;  Konečně    Foo.Volný, uvolnit;  konec;konec;postup WithReflection;var  RttiContext: TRttiContext;  RttiType: TRttiInstanceType;  Foo: TObject;začít  RttiType := RttiContext.NajítTyp('Unit1.TFoo') tak jako TRttiInstanceType;  Foo := RttiType.GetMethod('Vytvořit').Vyvolat(RttiType.MetaclassType, []).AsObject;  Snaž se    RttiType.GetMethod('Ahoj').Vyvolat(Foo, []);  Konečně    Foo.Volný, uvolnit;  konec;konec;

eC

Následuje příklad v eC:

// Bez odrazuFoo foo { };foo.Ahoj();// S odrazemTřída fooClass = eSystem_FindClass(__thisModule, "Foo");Instance foo = eInstance_New(fooClass);Metoda m = eClass_FindMethod(fooClass, "Ahoj", fooClass.modul);((prázdnota (*)())(prázdnota *)m.funkce)(foo);

Jít

Následuje příklad v Jít:

import "odrážet"// Bez odrazuF := Foo{}F.Ahoj()// S odrazemfT := odrážet.Typ(Foo{})F v := odrážet.Nový(fT)m := F v.MethodByName("Ahoj")-li m.Je platný() {    m.Volání(nula)}

Jáva

Následuje příklad v Jáva:

import java.lang.reflect.Method;// Bez odrazuFoo foo = Nový Foo();foo.Ahoj();// S odrazemSnaž se {    Objekt foo = Foo.třída.novýInstance();    Metoda m = foo.getClass().getDeclaredMethod("Ahoj", Nový Třída<?>[0]);    m.vyvolat(foo);} chytit (ReflectiveOperationException ignorováno) {}

Cíl-C

Následuje příklad v Cíl-C, což znamená buď OpenStep nebo Foundation Kit rámec se používá:

// Foo třída.@rozhraní Foo : NSObject- (prázdnota)Ahoj;@konec// Odeslání „ahoj“ instanci Foo bez odrazu.Foo *obj = [[Foo alokace] inic];[obj Ahoj];// Odeslání „ahoj“ instanci Foo s odrazem.id obj = [[NSClassFromString(@ „Foo“) alokace] inic];[obj performSelector: @volič(Ahoj)];

Perl

Následuje příklad v Perl:

# Bez odrazumůj $ foo = Foo->Nový;$ foo->Ahoj;# neboFoo->Nový->Ahoj;# S odrazemmůj $ třída = "Foo"můj $ konstruktor = "Nový";můj $ metoda = "Ahoj";můj $ f = $ třída->$ konstruktor;$ f->$ metoda;# nebo$ třída->$ konstruktor->$ metoda;# s evaleval „new Foo-> ahoj;“;

PHP

Následuje příklad v PHP:

// Bez odrazu$ foo = Nový Foo();$ foo->Ahoj();// S reflexí pomocí Reflections API$ reflektor = Nový ReflectionClass('Foo');$ foo = $ reflektor->novýInstance();$ ahoj = $ reflektor->getMethod('Ahoj');$ ahoj->vyvolat($ foo);

Krajta

Následuje příklad v Krajta:

# Bez odrazuobj = Foo()obj.Ahoj()# S odrazemobj = globálové()["Foo"]()getattr(obj, "Ahoj")()# S evaleval("Foo (). Ahoj ()")

R

Následuje příklad v R:

# Bez odrazu, za předpokladu, že foo () vrátí objekt typu S3, který má metodu „ahoj“obj <- foo()Ahoj(obj)# S odrazemtřída <- "foo"metoda <- "Ahoj"obj <- do.call(třída, seznam())do.call(metoda, seznam(obj))

Rubín

Následuje příklad v Rubín:

# Bez odrazuobj = Foo.Novýobj.Ahoj# S odrazemjméno třídy = "Foo"název_metody = :Ahojobj = Objekt.const_get(jméno třídy).Novýobj.poslat název_metody# S evaleval „Foo.new.hello“

Xojo

Následuje příklad použití Xojo:

"Bez reflexe."Ztlumit fooInstance Tak jako Nový FoofooInstance.Ahoj"S odrazem."Ztlumit classInfo Tak jako Introspekce.Typeinfo = GetTypeInfo(Foo)Ztlumit konstruktéři() Tak jako Introspekce.ConstructorInfo = classInfo.GetConstructorsZtlumit fooInstance Tak jako Foo = konstruktéři(0).VyvolatZtlumit metody() Tak jako Introspekce.MethodInfo = classInfo.GetMethodsPro Každý m Tak jako Introspekce.MethodInfo v metody  Li m.název = "Tisk Ahoj" Pak    m.Vyvolat(fooInstance)  Konec Lidalší

Viz také

Reference

Citace

  1. ^ Výukový program pro behaviorální reflexi a jeho implementaci, autor: Jacques Malenfant et al. (PDF), neznámé, archivovány z originál (PDF) dne 21. srpna 2017, vyvoláno 23. června 2019
  2. ^ Brian Cantwell Smith, Procedurální reflexe v programovacích jazycích, Katedra elektrotechniky a informatiky, Massachusetts Institute of Technology, disertační práce, 1982.
  3. ^ Brian C. Smith. Reflexe a sémantika v procedurálním jazyce Archivováno 2015-12-13 na Wayback Machine. Technická zpráva MIT-LCS-TR-272, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, leden 1982.

Zdroje

Další čtení

  • Ira R. Forman a Nate Forman, Java Reflection v akci (2005), ISBN  1-932394-18-4
  • Ira R. Forman a Scott Danforth, Uvedení metaclass do práce (1999), ISBN  0-201-43305-2

externí odkazy